Раз в месяц мы отправляем дайджест с самыми популярными статьями.

КРИОКИСЛОРОДНАЯ И КРИООЗОНКИСЛОРОДНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ — НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОКСИДАТИВНОЙ ТЕРАПИИ

А.Г. Григорьев1, Г.А. Бояринов2, А.С. Гордецов2, Л.В. Бояринова2, А.А. Григорьева1  

1Научный клинический центр «Медкриология»,  Нижний Новгород, Россия

2ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава России, Нижний Новгород, Россия

 

В работе с помощью проведения физических опытов, качественных химических реакций и методов аналитической химии доказано, что при пропускании воздуха через криогенную установку «Иней», благодаря его конструктивным возможностям, на аппликаторе конденсируется сжиженный кислород, а при пропускании газовой озонкислородной смеси – сжиженная озонкислородная смесь. Методом биохемилюминесценции установлено взаимодействие сжиженного кислорода и сжиженной озонкислородной смеси с биологическим объектом (плазма) сопровождающееся активацией процессов свободнорадикального окисления. Результаты выполненного исследования позволяют заключить, что криокислородная и криоозонкислородная технологии являются новым направлением в оксидативной терапии. Отличие этих технологий от криотерапии состоит в использовании в качестве активного хладагента с тканью не жидкого азота, а сжиженного кислорода  или  сжиженной озонкислородной смеси.

Ключевые слова: криокислородная и криоозонкислордная терапия.

 

This paper shows based on the performed physical experiments qualitative chemical reactions and methods of analytical chemistry that by passing air through the cryogenic unit INEY due to its design features liquefied oxygen is condensed on the applicator and by passing the gaseous ozone-oxygen mixture the liquefied ozone-oxygen mixture is condensed.  By using the method of biochemiluminescence there has been revealed the interaction of liquefied oxygen and liquefied ozone-oxygen mixture with the biological object (plasma) accompanied by the activation of free radical oxidation. The results of the performed study enable to conclude that cryo oxygen and cryo ozone oxygen technologies are a new trend in oxidative therapy. The difference of these technologies from cryo therapy is in the use of liquefied oxygen or liquefied ozone-oxygen mixture as active cooling agent instead of liquid nitrogen.

Key words: cryooxygen and cryo ozone oxygen therapy.

 

Введение. Длительный период, до недавнего времени, в практической медицине криогенные, кислородные и озон-кислородные  методики лечения больных развивались параллельно, фактически  не пересекаясь между собой. В настоящее время накоплен большой опыт оксидативной терапии (использование газообразного кислорода, озона), в основе лечебного действия которой является активация образования активных форм кислорода (АФК)  в организме пациентов [2,6,14-16]. АФК влияют на окислительно-восстановительный баланс в клетке, определяющий активность генерации энергии, стимулируют митогенез и способствуют клеточной дифференцировке, участвуют в регуляции сосудистого тонуса, синтезе эйкозаноидных гормонов – лейкотриенов и простаноидов, способствующих развитию воспаления (лейкотриен В4 вызывает хемотаксис и активацию нейтрофилов, лейкотриен С4 и его метаболит D4 стимулируют сокращение гладких мышц). Многократное увеличение содержания АФК в фагоцитирующих клетках и «дыхательный взрыв» при воспалении составляет основу неспецифического иммунитета. Все эти данные свидетельствуют, что процессы с участием АФК являются важным звеном в поддержании гомеостаза внутренней среды организма человека [1,6].

Благодаря конструктивным особенностям новой криогенной аппаратуры, появилась техническая возможность конденсации газообразного  кислорода и озона  непосредственно в зоне операционного поля [8]. Принципиальное отличие данных методик состоит в использовании в качестве активного хладагента, контактирующего с тканью, сжиженного кислорода или  озона.

В связи с вышеизложенным, целью исследования явилось: доказать, что при пропускании газообразного кислорода или озонкислородной смеси через криогенную установку «Иней» образуется их жидкая форма, которая  способна генерировать АФК при контакте с биологическими объектами.

Материалы и методы. Эффект криокислородной конденсации  исследовали  на криогенном аппарате «Иней», а криоозонкислородной – дополнительным подключением синтезатора озона УОТА- 60-01 фирмы «Медозон». При работе криогенной установки «Иней» осуществляется конденсация (сжижение) рабочего газа (кислорода, озона) как на внешней, так и на  внутренней поверхности канюли аппликатора, причем сжижение на внутренней поверхности происходит под давлением подаваемого рабочего газа.  Сжиженный рабочий газ выходит из отверстия внутреннего канала канюли аппликатора под давлением,  пропорциональным управляемому давлению подаваемого рабочего газа, что позволяет проводить активную криооксигенацию тканей [8].

Активность свободно-радикального окисления плазмы крови человека исследовали на БХЛ-07 (Россия). Прибор предназначен для измерения силы световых потоков, возникающих в биологических образцах в результате протекания ферментативных фотохимических процессов, которые контролируются показателем максимальной интенсивности свечения исследуемой пробы  Imax, измеряемого в имп/сек и отражающего свободно-радикальную активность образца [7]. Исследовано  50 образцов плазмы крови  до и после воздействия на нее сжиженных кислорода (25) и озона (25). Исследуемые образцы готовили обработкой 2,0 мл плазмы  сжиженным газом в объеме 0,3 мл.

Полученные результаты обрабатывали при помощи программ Microsoft Excel 2010 и Statistica 6.0. Различия средних величин, признавались достоверными при уровне статистической значимости р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение. Объективным критерием достижения на аппликаторах криогенного аппарата «Иней» температуры конденсации атмосферных газов является визуализация появления струящейся пленки пассивно сжижающегося окружающего воздуха. Cопоставление температуры сжижения азота (-196°С), кислорода (-182°С) и озона (-193°С) позволяет предположить, что при прохождении окружающего воздуха через криогенный аппарат «Иней» образующийся газоконденсат  – это жидкий кислород, а газообразного озона — это жидкий озон.

Для объективного исследования состава  пассивно сжижающейся на аппликаторах атмосферной фракции воздуха проведены физические и химические эксперименты.

  1. В пустую колбу в течение 2-3 минут капали конденсирующееся на кончике канюли работающего аппарата «Иней» вещество. Затем сразу в колбу помещали тлеющую лучину. Наблюдали активное возгорание лучины – следствие присутствия кислорода.
  2. В пробирку со свежеприготовленным гидроксидом железа (II) Fe(OH)2 капали криоконденсирующееся из воздуха на максимально охлажденном аппликаторе аппарата “Иней” вещество. При перемешивании наблюдали изменение цвета от светло-зеленого до желто-коричневого (бурого) цвета Fe(OH)3:

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O à   4Fe(OH)3,

что невозможно без присутствия  кислорода.

  1. В пробирку с водным раствором гидрохинона капали криоконденсирующееся из воздуха на максимально охлажденном аппликаторе вещество. При этом наблюдали изменение цвета от светло-серого (гидрохинон) до светло-коричневого (хингидрон), а затем до желтого (хинон), что происходит только в присутствии кислорода [11]

С6Н4(ОН)2 → С6Н4(ОН)2. С6Н4О2→ С6Н4О2

Анализируя результаты физических и химических опытов и сопоставляя их с литературными данными, можно утверждать, что  сжижаемая аппаратом «Иней» газовая атмосферная фракция – молекулярный кислород. Установленный факт вносит существенные коррекции в объяснение механизмов достижения лечебного эффекта при местной криотерапии современными максимально охлажденными криоинструментами. В процессе клинического применения криогенного аппарата “Иней” наблюдается  образование капелек жидкости на канюле аппликатора и стекания образовавшегося вещества в область криовоздействия. Сопоставляя наблюдаемые явления и представленные данные, логично сделать предположение, что пассивно сжижаемая аппаратом “Иней” атмосферная фракция – молекулярный кислород, применение которого приводит к  оксигенации подвергшейся криовоздействию ткани.

В случае, когда через трассу из озонатора в  аппарат «Иней» подавали озон-кислородную смесь с концентрацией озона 20 мг/л при скорости потока газа 0,25 л/мин на дистальной части аппликатора наблюдали конденсацию озон-кислородной смеси, которая в сжиженном состоянии в виде капель имела темно-синий цвет и при комнатой температуре окружающего воздуха быстро испарялась (в течение 3-10 секунд) с образованием бесцветного газа с характерным запахом озона. Известно, что газообразный озон трансформируется в жидкое агрегатное состояние при температуре ( -192+2°С), имеет при этом темно-синий цвет и запах его чувствуется при концентрации менее 0,02 мг/м3 [9] , поэтому логично заключить, что при подаче в аппарат «Иней» озон-кислородной газовой смеси на его аппликаторе образуется жидкий озон.

В колбу с бесцветным нейтральным раствором йодида калия поместили несколько капель полученного конденсата из озон-кислородной газовой смеси, содержимое перемешали, наблюдали появление характерной коричневой окраски йода, который мог образоваться только под воздействием озона [10].

O3 + 2 KI  +  H2O  =  I2  +  2 KOH  +  O2

Убедившись в том, что при подаче в криогенную установку газообразного кислорода или озона на ее аппликаторе образуется их жидкая фаза, поставили эксперименты, в которых в образцы плазмы крови человека добавляли жидкий кислород и озон, и исследовали уровень свободно-радикального окисления методом индуцированной пероксидом водорода и сульфатом железа хемилюминесценции, основанном на каталитическом разложении пероксида ионами Fe2+ :

Н2O2 + Fe2+® ОН°+ OH  + Fe3+  (реакция Фентон [13] ).

При этом в биологических средах протекает и следующая реакция:

ROOH + Fe2+®RO°+ OH  + Fe3+  [12].

Образующиеся свободные радикалы (RO°, ОН°) и гидроксид-анион OH вступают в реакцию активации свободно-радикального окисления  в биологическом субстрате, что приводит к образованию неустойчивого тетроксида, распадающегося с выделением кванта света, регистрируемого на биохемилюминометре [4,5]. В результате проведенных экспериментов было показано, что добавление сжиженного кислорода и озона в объёме 0,3мл к 2,0 мл плазмы вызывает возрастание Imax соответственно на 16% (до воздействия 173+2 имп/с, после 201+2,5 имп/с, р<0,05) и 23% (до воздействия 178+2,2 имп/с,  после 219+2,7 имп/с, р<0,05), что связано с образованием активных форм кислорода. Выявленный повышенный уровень образования АФК при воздействии на плазму жидким озоном обусловлен более высокой его окислительной способностью по сравнению с кислородом. Полученные результаты являются фундаментом для дальнейшего изучения феномена   криогенного воздействия на биологические объекты, так как данная технология позволяет решить проблему неинвазивного поступления кислорода и его аллотропной формы — озона в ткани.

Заключение. Результаты проведенного исследования убедительно показали возможность конденсации кислорода и озона на дистальной части аппликатора аппарата «Иней», то есть непосредственно в зоне лечебного воздействия. Полученные хладагенты способны стимулировать свободнорадикальное окисление в биологических тканях. Таким образом, созданы технологические предпосылки для развития новых методик в оксидативной терапии.

Список литературы:

  1. Алехина С.П., Щербатюк Т.Г. Озонотерапия: клинические и экспериментальные аспекты. Саров, ФГПУ РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2004. 244 с.
  2. Бояринов Г.А., Бричкин Ю.Д., Бояринова Л.В., Никольский В.О. Применение озонированного кислорода при неотложных операциях по поводу инфекционного эндокардита //В кн.: Неотложная кардихирургия: актуальные и нерешенные вопросы. — Н. Новгород: Изд-во «Ремедиум Приволжье», 2015. С. 214–236.
  3. Бояринова Л.В., Бояринов Г.А., Соловьева О.Д., Мошнина Е.В., Военнов О.В., Зайцев Р.Р., Матюшкова Е.А. Коррекция активности свободнорадикального окисления мексикором у больных с сочетанной черепно-мозговой травмой // Вестник интенсивной терапии. 2014. №6. С.43-46.
  4. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в биологических системах //Саровский образовательный журнал. 2000. Т.6, № 12. С.13-19.
  5. Журавлёв А.И. Свободнорадикальная биология// Лекция. М.: Московская ветеринарная академия, 1993. 70 с.
  6. Иванов Е.М.,Кытикова О.Ю., Новгородцев А. Д.  Озонотерапия в гериатрии. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2006.  256 с.
  7. Кузьмина Е.И., Нелюбин А.С., Щенникова М.К. Применение индуцированной хемилюминесценции для оценки свободнорадикальных реакций в биологических субстратах. //Межвузовский сборник биохимии и биофизики микроорганизмов. Горький, 1983. С. 179-183.
  8. Коченов В.И., Григорьев А.Г., Цыбусов С.Н.,  Кунгурцев С.В. Способ криогенного лечения.  Патент РФ № 2414189. 2011.
  9. Разумовский С.Д., Зайков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями. М.: Наука, 1974. 332 с.
  10. Реми Г. Курс неорганической химии. М.: Изд. Иностранной литературы, 1963. Т.1. 920 с.
  11. Степаненко Б.Н. Курс органической химии. М.: Высшая школа, 1966. 551 с.
  12. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. М.: Медицина, 1985. 480 с.
  13. Тюкавкина Н.А., Зурабян С.Э, Белобородов В.Л. Органическая химия. Т.2. М.: Дрофа, 2008. 591 с.
  14. Юрьев М.Ю., Бояринов Г.А., Дудина Е.В. Озоно-кислородная терапия в остром периоде тяжелой черепно-мозговой травмы// Revista Ozonoterapia. September 2009. Num. 1.Vol. 3 Suppl. С. 196-197.
  15. Bocci V. Ozone as a bioregulator. Pharmacoligy and toxicology of ozonetherapy today// J. Biolog. Regulators and Homeostatic agents. 1997.Vol. 10. № 2/3. P.31-53.
  16. Bojarinow G.A., Koszelowa I.W. Zastosowanie mieszaniny ozonowo-tlenowej w dermatologii i kosmetologii: podrecznik. Kalisz: Wydawnictwo Uczelniane PWSZ, 2015. 56 s.