Секция химико-фармацевтическое производство

РАЗРАБОТКА СОСТАВА ЛЕЧЕБНОЙ СОЛИ ДЛЯ ВАНН С ЭКСТРАКТОМ БАЗИЛИКА И ЦИТРАТНЫМ КОМПЛЕКСОМ ЖЕЛЕЗА

Рахимова М.М., Юсуфов Н.З., Нурматов Т.М., Бобоназаров М.,

Исматов А., Бекбудова Ш., Хасанова К.Г.

Научно-исследовательский институт Таджикского национального университета, г. Душанбе, Республика Таджикистан

Жизнь современного общества, наполненная различными стрессовыми ситуациями и риском, высокими психологическими, информационными и физическими нагрузками, с каждым днем все больше требует создания препаратов с меньшей токсичностью и высокой активностью, а также обеспечения стойкого благополучия и здоровья населения. Это невозможно без фундаментальных и прикладных исследований в фармацевтической, органической, координационной химий, биологии и медицине. Поэтому перечисленные задачи были и остаются приоритетными направлениями не только здравоохранения, но и всех областей естественных наук, а работы по химико-фармацевтическому производству привлекают внимание многих исследователей.

Последние годы медики часто предлагают использовать для снятия усталости, напряжения, аллергии различные ароматизированные и лечебные соли для ванн. Выбор солей достаточно велик, такие ванны можно принимать как взрослым, так и детям, т.к. они без сомнения обладают противовоспалительным, обезболивающим и успокаивающим действиями. На практике широко применяют морскую соль, которая содержит в своем составе минеральные вещества и элементы, благотворно воздействующие на весь организм человека [1]. Кроме того, пользуются спросом соли минеральных источников и йодированный хлорид натрия.

В качестве ароматизаторов лучше всего подходят эфирные масла, например, шиповника, чайного дерева, сои, лесного ореха, розмарина, которые оказывают ещё и положительное воздействие на кожу. Эфирные масла сандала, можжевельника, сосны, всех цитрусовых активно борются с проявлениями целлюлита. Успокаивающими свойствами обладают все масла с хвойными ароматами [2].

Эффективность водных процедур зависит не только от состава воды, но и состояния, а также взаимодействия живой клетки с ней. Известно, что любая клетка на 60,0-99,7 % также состоит из воды, которая играет важную роль как в жизнедеятельности отдельной клетки, так и всего организма в целом. Это связано с особыми физико-химическими свойствами молекул воды. Положительные и отрицательные её ионы участвуют в формировании пространственной структуры белков, липидов, нуклеиновых кислот и других органических веществ, а полярные молекулы растворяют разнообразные вещества: минеральные соли, простые спирты, сахара. Естественно, присутствие в воде различных веществ, изменение ее электропроводности приводит к изменению обмена веществ в живой клетке, усиливая либо тормозя ход биохимических реакций. Поэтому общее поведение клеток полностью зависит от внешнего осмотического давления, которое создается составом ионов и недиссоциированных молекул воды и называется осмотической активностью ванн. При избыточном внешнем осмотическом давлении клетки уменьшаются в объеме (сжимаются) и могут приобрести шаровидную форму, увеличивается межклеточное пространство, открываются каналы и поры, облегчается проникновение питательных веществ в более глубокие слои кожи. Под действием избыточного внутриклеточного давления клетки увеличиваются в объеме. Это ведет к сокращению межклеточного пространства и, препятствует проникновению веществ, содержащихся в среде, в поверхностные и глубокие слои кожи и отдельные органы [3].

Мерой выражения общей осмотической активности ванн служит осмоляльность, ее величина измеряется в миллиосмолях (мОсм/л), отнесенных к 1 литру воды (1000 мОсм/л соответствуют массе 6,023 осмотически активных частиц в 1 литре водного раствора). Например, раствор 28,2 г поваренной соли в 1 литре воды соответствует 1000 мОсм/л. [4]. Экспериментально показано, что для отдельных клеток эпителия человека осмоляльность, равная (280-320) мОсм/л, является нормой. Выше 320 мОсм/л - гиперосмотическая активность, ниже 280 мОсм/л – гипоосмотическая. Предельная гипоосмотических осмоляльность приближается к нулю при использовании воды различной степени очистки (водопроводная, дистиллированная, талая вода).

В связи с этим, создание способа активизации обмена веществ в клетках, восстановление или интенсификация естественных механизмов деформации кожи, обеспечивающие ее эластичность, гладкость и упругость, а, следовательно, и возможности деформирования клеток поочередно в сторону их сжатия и растяжения имеет большую практическую значимость. Разработка способов, позволяющих более полно, на клеточном уровне восстановить естественный механизм улучшения кровообращения организма, подтягивания кожи и предотвращения образования морщин будет способствовать омоложению, а в конечно итоге и продлению жизни клеток.

Следует отметить, что использование одной соли (NaCl) для повышения осмоляльности уменьшает физиологически важное внутриклеточное соотношение элементов K⁺/Na⁺ и снижает общую концентрацию других, не менее важных ионов (Ca⁺², Mg⁺²), нарушая функционирование клеточных систем. Поэтому солевые составы для ванн с добавками различных экстрактов растительного и животного происхождения обычно оказываются более эффективными. В связи с этим, перед нами была поставлена цель – разработать солевой состав для лечебных ванн с экстрактом базилика (источника макро- и микроэлементов, витаминов) и биоактивного комплекса – гетеровалентного цитратного комплекса железа, способствующего транспорту кислорода и окислительно-восстановительным реакциям.

Как основной компонент была использована чистая поваренная соль Гиссарского месторождения республики, которая содержит до 0,002 % йода, имеет розоватый цвет и не содержит примесей. Второй компонент- экстракт таджикского базилика.

Состав базилика превосходит и отличается от большинства пряных трав, он богат эфирными маслами, гликозидами, сапонинами, дубильными и минеральными веществами, витаминами групп С и А, каротином, фитонцидами, растительными жирами и простыми сахарами. Его эфирное масло богато душистыми летучими веществами: камфарой, эвгенолом, которые стимулирует деятельность сердца и дыхательной системы. Издавна известно: базилик обладает дезинфицирующим свойством, его эфирное масло - бактерицидным действием. Базилик оказывает благоприятное действие на желудочно-кишечный тракт, систему кровообращения, центральную нервную систему. Эту траву применяют при гастрите, колите, пиелите, как противокашлевое средство при коклюше, при неврозах, головной боли, эпилепсии, бронхиальной астме, кишечных и печёночных коликах, метеоризме, отсутствии аппетита, при пониженном кровяном давлении, при воспалении почек и мочевого пузыря, простуде и насморке, а также как лактогонное средство для кормящих женщин [5].

Все ценные свойства базилика связаны с его элементным составом, который был определен с помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа [6], представляющего собой совокупность методов элементного анализа и основан на изучении спектров испускания атомов и ионов в газовой фазе. Определено содержание 39 элементов в 2 мг золы стеблей и листьев базилика. Анализ полученных данных показал, что базилик не содержит вольфрам, ртуть, необий, тантал, висмут, таллий, лантан, церий, арсений, кадмий, бериллий, платину и уран. Наименьшее количество – 0,5·10^-3 мг приходится на хром. Затем идет литий, ванадий, сурьма – 1,2·10^-3, кобальт, молибден и серебро– 3·10^-3, золото -4·10^-3, свинец -5·10^-3, олово – 7·10^-3, никель -9·10^-3, меди и цирконий – 12·10^-3, цинк -15·10^-3, стронций -20·10^-3, марганец и барий -70·10^-3, фосфор -90·10^-3 мг. Следовательно, из полученных результатов, формируется следующий ряд:

Cr < V, Sb, Li < Co, Ag < Au < Pb, < Sn < Ni < Zr, Cu < Zn < Sr < Mn, <Ba < P

Максимальное содержание приходится на фосфор и барий, а затем, марганец и стронций, цинк и медь. Следовательно, базилик является хорошим источником фосфора, бария, и марганца. Стронций, цинк, медь, цирконий и никель занимают промежуточное положение. Необходимо отметить, что базилик содержит даже золото и серебро, меньше всего в нем хрома, ванадия и лития с сурьмой. В стеблях и листьях базилика наибольшее количество (более 5 %) приходится на марганец и калий, затем кремний, алюминий, кальций и натрий, железа меньше:

K, Mg > Si, Al, Ca, Na > Fe

Полученные результаты показывают, что по содержанию экстракт базилика может быть источником как макро-, так и микроэлементов, а также способствовать внутриклеточному соотношению элементов K⁺/Na⁺ физиологически важных ионов (Ca⁺², Mg⁺²) и обеспечивать нормальное функционирование клеточных систем.

Экстракт базилика готовили в 60% водно-спиртовом растворе [7]. 100 г стеблей и листьев этой травы предварительно измельчают вручную, соприкосновение с металлом не желательно для исключения процессов окисления. Можно использовать экологически чистый метод измельчения в деревянной (фарфоровой) ступке с однородным пестиком. Затем готовят 100 мл 60% раствора этилового спирта в чистой дистиллированной воде. Измельченный базилик помещают в стеклянную банку, полностью заливают водно-спиртовым раствором и закрывают полиэтиленовой крышкой. Оставляют его на сутки в темном месте, чтобы все лечебные компоненты успели перейти в раствор. Потом раствор фильтруют, сначала пропускают через сито, а затем через воронку с фильтровальной бумагой. Экстракт готов к применению.

Следующий компонент лечебной соли – гетеровалентный цитратный комплекс железа. Процессы комплексообразования железа с лимонной кислотой [2-окси-1,2,3-пропантрикарбоновой НОС(СН₂СООН)₂СООН] изучены методом оксредметрии Кларка-Никольского [8]. Первоначальная теория метода соответствовала только простейшим системам с металлами переменной валентности и одноосновными лигандами в кислой области рН, где нет образования гетеровалентных координационных соединений. С увеличением рН, когда возрастает возможность образования смешаннолигандных, полиядерных и гетеровалентных координационных соединений теория должна была быть расширена и дополнена новыми более совершенными подходами. Теория была развита профессором Юсуповым, для осуществления быстрых и точных расчетов с помощью современных компьютерных программ им предложена новая окислительная функция f [9]. Истинные значения констант образования комплексов находятся итерацией значений теоретической окислительной функции с экспериментальной по компьютерной программе Excel.

Расчеты констант образования координационных соединений проще проводить с помощью модели химических равновесий - матрицы с численными значениями количества базисных частиц: ядерности комплексных соединений окисленной и восстановленной форм металла, числа координированных лиганд и числа протонов в них, гидроксильных групп - g, p, s, l и k, соответственно. Эти величины определяются с помощью сравнения экспериментальных наклонов кривых и частных производных общего уравнения окислительного потенциала по концентрационным переменным. Таблица модели содержит, кроме того, предположительный состав комплексов, уравнения реакций их образования (табл. 1). Численные значения базисных частиц: g, p, s, l и k используются так же для записи нижних индексов констант образования комплексов, что упрощает представление о составе координационных соединений. Согласно набору чисел q, p, s, l и k каждой строки получают уравнения отдельных линейных участков, суммирование которых даёт общее выражения теоретической окислительной функции изученной системы. Вслед за расчетом констант устойчивости комплексов из общей формулы N_i = n_i / Sn_ij. определяют степени накопления (мольные доли) образующихся

Таблица 1

Химическая модель образования цитратных координационных соединений Fe (III ) и Fe (II) при температуре 298,16 К, ионной силе раствора I = 0.5; С_Fe(III) = С_Fe(II) = 1×10^-3 и С_L = 1× 10^-2 моль/л

№ п/п	Fe(III)	Fe(II)	H	L	OH	Состав комплекса	Реакции образования комплексов
	q	p	s	l	k
1	1	0	2	1	0	[FeH2L]^2+	[FeH2O)6]^3+ + H2L^- « [FeН2L(H2O)5]^2+ + H2O
2	1	0	2	2	0	[Fe (НL)2] ^-	[Fe(H2O)6]^3+ + 2 HL ^2- « [Fe (Н L)2(H2O)2] ^- +2H2O
3	2	0	2	2	0	[Fe2 (НL)2] ^2+	[Fe (Н L)2(H2O)2] ^-+ [Fe(H2O)6]^3+« [Fe2 (Н L)2(H2O)8] ^2+
4	1	1	2	2	0	[Fe^IIIFe^II(НL )2] ^+	[Fe(HL)2 (H2O)2 ]^- +[Fe( H2O)6]^2+ « [ Fe^IIIFe^II( H L)2(H2O)8 ]^+
5	1	1	0	2	0	[Fe^IIIFe^II L2] ^-	[ Fe^IIIFe^II( H L)2(H2O)8 ] ^++ H2 O « [ Fe^IIIFe^II L2(Н2О)6] ^-+ 2H3 O^+ + H2 O

комплексов. Рассчитанные значения констант устойчивости комплексов, значения максимальных мольных долей (степеней накопления), интервал их существования по шкале рН, фрагменты уравнения окислительного потенциала для каждого комплекса являются индивидуальными и записываются в виде отдельной таблицы модельных параметров (табл.2).

Таблица 2

Модельные параметры комплексов Fe (III) и Fe (II) с лимонной

кислотой при температуре 298,16 К, ионной силе раствора I = 0.5;

С_Fe(III) = С_Fe(II) = 1×10^-4 и С_L = 1× 10^-2 моль/л.

№ п/п	Состав комплекса	Область существ. по шкале рН	Константа образов. lgβqpslk	αмах, %	рН
1	[FeH2L]^2+	0,2 - 1,8	-0,12±0,01	8,0	1,2
2	[Fe (НL)2] ^-	2,0 - 3,4	2,74±0,03	28,2	2,6
3	[Fe2 (НL)2]^2+	3,0 – 4,6	5,44±0,04	49,0	3,4
4	[Fe^IIIFe^II(НL )2 ]^+	0,4 - 4,6	8,83±0,01	90,0	4,0
5	[Fe^IIIFe^II L2] ^-	3,0 - 6,0	11,31±0,02	94,0	6,0

Из таблиц 1 и 2 видно, что железо образует с цитрат ионами пять комплексов разного состава, из них два гетеровалентных: [Fe^IIIFe^II (НL )₂ ]⁺ и [Fe^IIIFe^II L₂]^-, которые наиболее устойчивы (lgβ 8,83 и 11,31, соответственно), доминируют в интервале от 3,0 до 4,2 единицы рН, а также имеют высокие значения степеней накопления (90,0 и 94,0 %). Приведенные модельные параметры делают синтез этих соединений легко осуществимым.

Для использования в солевом составе лечебных ванн нами получен гетеровалентный комплекс [Fe^IIIFe^II L₂]^-, синтез осуществлялся в интервале рН 5,5-6,0 , при соотношении Fe (III) : Fe (II) 1:1 и с небольшим избытком лимонной кислоты при температуре 60 ⁰С. Конечный продукт готовился перемешиванием хлорида натрия, высушенного при невысоких температурах (до 40-45 ⁰С), с экстрактом базилика (на 1 кг соли до 60 мл ). Предварительно 1г комплекса растворяют в теплом растворе экстракта [10]. Полученный солевой состав имеет зеленовато-салатный цвет и очень приятный аромат базилика, повышает лечебно-профилактическую эффективность и усиливает специфическую активность компонентов соли.

Использованная литература

1. Минеджян Г.З. Сборник по народной медицине и нетрадиционным способам лечения.- М.: Техноэкос. - 1991. - С.320-329.

2. Лавренов В. К. Современная энциклопедия лекарственных растений. /В.К.  Лавренов, Г.В. Лавренова// - М.: ЗАО «ОЛМА Медиа Групп». -2009. - С.37—38. - 272.

3. X. Иост. Физиология клетки. –М.: Мир.-1975. -С.81.

4. Русских З.А. Влияние хлоридно-натриевой бромйодной воды на систему крови человека. Автореферат диссертации кандидата медицинских наук.- Пермь, 1965. -с. 3-7.

5. Юсуфов Н.З. Свойства и элементный состав таджикского базилика. /З.Н. Юсупов, М.М. Рахимова, Т.М. Нурматов [и др.] /Мат. респуб. конф. «Координационная химия и ее значение в развитии народного хозяйства» с междунар. участием Душанбе, 26-27 декабря 2011 г.Душанбе: ТНУ. Сино. -2011. –С. 193-198

6. Пупышев А.А. Атомно-эмиссионный анализ с индуктивно связанной плазмой и тлеющим разрядом по Гримму. / А.А. Пупышев // -Екатеринбург: ГОУ ВПО УIТУ-УПИ. -2002. -202 с.

7. Юсуфов Н.З. Способ получения экстракта таджикского базилика для лечебных целей / З.Н. Юсупов, М.М. Рахимова, Т.М. Нурматов [и др.]// Положительное решение на выдачу патента по заявке № 1200708 от 01.03.2012 за №1552 от 12.06.12.

8. Никольский Б.П., Пальчевский В.В., Пендин А.А., Якубов Х.М. Оксредметрия //Л.: Химия. 1975. 304 с.

9. Юсупов З.Н. Способ определения состава и констант образования координационных соединений // Патент РТ № TJ 295. Заявка № 37000501. Опубликовано в бюллетене № 21. 2001г.

10. Юсуфов Н.З Способ получения лечебных солей с биодобавками для ванн. / З.Н. Юсупов, М.М. Рахимова, Т.М. Нурматов [и др.]// Патент РТ № TJ 514. Заявка № 1200699 от 01.02.2012. Опубликовано в официальном бюллетене «Патентный Вестник» № 73