Кинетика многоатомных газов в биологических жидкостях - ВВЕДЕНИЕ

Как известно, всякая теоретическая концепция становится ре­зультативным инструментом для познания только тогда, когда уста­новлены законы или выявлены закономерности, связывающие кон­кретное физическое явление и его внутреннюю сущность, а также определены взаимосвязи между свойствами изучаемого объекта и его строением.

Вода - это и матрица, и среда всего живого, в которой протека­ют все жизненные процессы. Это и строительный материал, который оживляет косную неорганику и органику; это своего рода рецептор и передатчик всего живого при взаимодействии с внешней средой. Это внутренняя среда живого для создания и протекания всех важней­ших физико-химических, биофизических и биологических процес­сов. Всё зависит от её состава, структуры, энергетики и динамики.

Физические представления о воде как о структурированной жид­кокристаллической среде позволяют с новых позиций подходить к роли воды, водных структур биологических жидкостей в живых си­стемах. Вода никогда не была для живого инертной средой. Она всег­да выполняла роль энергоинформационного регулятора как на суб­клеточном, клеточном, так и на органном уровнях.

Именно кластерная структура молекул воды биологических жид­костей определяет основные физико-химические свойства как самой воды, так и веществ, растворённых в ней.

Классические представления о структуре молекулы как о ста­тической совокупности упорядоченных определенным образом атомов, о валентности и направленности химической связи силь­но упрощают реальную картину. Теплофизические и термодина­мические характеристики веществ, их реакционная способность во многом определяется спецификой внутримолекулярного дви­жения. Дальнейший прогресс в понимании актов биологических превращений будет существенным образом зависеть от возмож­ностей дать количественное описание трансформации молекул при их сближении. Это, соответственно, раскроет динамические физико-химические характеристики как атомных структур, так и их межмолекулярного взаимодействия.

 

Понятно, что явления, связанные с образованием и строением сольватных оболочек, объясняются эффектами межмолекулярных взаимодействий. Попадая в решетку водной структуры кластера, мо­лекула газа взаимодействует с окружающими её частицами атомно­молекулярной природы. Влияние «хозяина» на свойства «гостя» при­водит к некоторым изменениям в свойствах молекулы, которые в со­временных спектральных экспериментах высокого разрешения до­статочно четко фиксируются. Нельзя недооценивать и обратного вли­яния «гостя» на свойства «хозяина», в частности на локальные на­рушения структуры матрицы и изменения её спектральных свойств, также отмечаемых в экспериментах. В этом отношении теория ми­крорастворимости относится к супрамолекулярной химии, изучаю­щей эффекты межмолекулярных взаимодействий «хозяин»-«гость».

Сочетанное действие нескольких газов в дыхательных смесях дав­но представляет особый интерес, поскольку происходит как суммация положительных эффектов этих газов, так и усиление возможных неже­лательных эффектов (своего рода активация или тушение друг друга). Однако, недостаток знаний физико-химических свойств, структуры га­зогидратов в организме, динамики межмолекулярных взаимодействий затрудняли даже создание приемлемой концепции.

Простейшими молекулами газа (после инертных), являются двухатомные молекулы (частный случай идеального газа), представ­ляющие устойчивое соединение двух различных атомов. Мы не бу­дем подробно разбирать вопрос о природе сил, приводящих к обра­зованию молекул из свободных атомов, а также детально описывать движение атомов в молекулах. В работе мы ограничимся лишь по­верхностной характеристикой этих молекул, приведя те сведения, ко­торые понадобятся для описания двухатомного газа (вращение мо­лекул одинаковых и различных атомов, колебания атомов, влияние электронного момента).

Создание теории расчёта дипольного момента кластера воды, ди­намической поляризации и образования индуцированного дипольно­го момента атома (-ов) тяжёлых индифферентных и многоатомных газов, имеет большое значение для успешного изучения межмоле- кулярного взаимодействия на всех уровнях организации биологиче­ской материи.

Большого внимания заслуживает и дальнейшее изучение фармакокинетики газов. Это непосредственное, пока существует ди- польный момент газа, действие и постгазовые эффекты, когда газ из организма уже выведен. Это два разных эффекта - один тормозящий, другой - активирующий. Не учитывая этого факта, мы неправильно можем истолковать результаты биологического действия инертных и других газов.

Последние десятилетия в физике, биологии, психологии и в дру­гих областях научного знания сделаны открытия, заставляющие в очередной раз переосмыслить огромное количество новых, фунда­ментальных данных, которые зачастую сразу не воспринимаются. Под защитой барьера междисциплинарных границ природа хранит основную, важную часть своих секретов. Например, переходы (гра­ницы) от атома к молекуле, от молекулы к полимерным биологиче­ским структурам. Понять принцип перехода - значит найти общий закон разделённого ныне понятия взаимодействия (Довгуша В.В., Пискарёв JI.H., 2003).

В дальнейших исследованиях необходимо целенаправленно, ис­ходя из физико-химических, биофизических, биологических свойств живых систем, выявить закономерности в поведении водобиологиче­ских систем - гидрофобно-гидрофильный гость при нормальном ат­мосферном давлении и температуре. Оценить информацию о струк­турах и составах образующихся клатратных гидратов (кластеров), а также энергетических эффектах, сопровождающих эти процессы. Необходимо рассмотреть влияние энтропийного факта на устойчи­вость водно-газовых образований в биологических системах.

Email: vit130144@yandex.ru

V.V.Dovgusha