Физические механизмы физиологического и биологического действия инертных газов на организм - ВВЕДЕНИЕ

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Посвящается труду неканонизированных учёных в барофизиологии и биологии инертных газов, которые своим энтузиазмом и увлечённостью постоянно поддерживают достойный уровень этих исследований.

ВВЕДЕНИЕ

         Исследование общих и частных физиологических закономерностей реакций организма на дыхание инертными газами имеет существенное теоретическое и практическое значение, т.к. позволяет прогнозировать сдвиги его важнейших функциональных систем и проводить их коррекцию.

         Биологическим действием на организм человека в разной степени обладают все инертные газы, а также водород и азот при повышенном парциальном давлении в газовой смеси. Организм индифферентен к обычным (привычным) концентрациям указанных выше газов при нормальном атмосферном давлении. Однако, замена одного газа другим, например азота – аргоном, несмотря на их индифферентность, приводит к биологическим эффектам.

         Медицинская наука находится на самом начальном этапе применения инертных газов (Не, Аr, Kr, Xe) в лечебных, профилактических и реабилитационных целях. В этом отношении, расширение методов газоинертно-терапии при лечении соматических заболеваний, наркологии, неотложной медицинской помощи, при снятии хронической усталости, в спортивной медицине и др. является весьма перспективным направлением.

         С 1962 года получено около 250 химических соединений Xe, Kr и др. с фтором, кислородом, водородом, азотом, хлором. Группа исследователей из Хельсинки Петтерсон М., Лунделл Я, Рассанен М. (1995-2000 гг.) после лазерного фотолиза получили соединения НХеН (дигидридксенон), а затем целую серию гидридов Хе, в том числе НХеОН, НХеОХеН и др. Эти соединения интересны тем, что обладают высоким сродством к электрону, большим дипольным моментом и, с формальной точки зрения, представляют собой продукт внедрения атома ксенона в молекулу воды.

         Исследования механизма действия инертных газов на биологические объекты – это исследования в мире нанохимии – огромном мире, простирающемся от индивидуальных молекул до континуальных систем, составляющих фазу – кластер, газогидрат или постгазовый ассоциат (структура молекул Н2О после ухода из полостей инертного газа). В этих наноструктурах происходят слабые межмолекулярные взаимодействия, не лишающие молекулы своей индивидуальности (в данном случае – это инертные газы). Свойства и поведение атомов и молекул газа в водных ансамблях (кластерах, газогидратах) другие, чем у индивидуальных молекул в основном состоянии. В механизмах биологического действия инертных газов чётко прослеживаются как свойства индивидуальных молекул (Н2О и инертного газа), так и коллективные свойства. При объединении в кластер ряд физико-химических характеристик эволюционизирует в новые свойства фазы и при этом иерархия объединённого количества молекул ведёт к изменению физиологических, биологических свойств действующего начала. Самое главное в этих превращениях - поляризация тяжёлых инертных газов (Ar, Kr, Xe) и азота при нормальном и повышенном атмосферном давлении с возникновением у них дипольного момента. Именно это объясняет их биологическое действие на живой организм, в этом заключён и механизм возникновения наркоза.

Лёгкие инертные газы (Н2, Не, в некотором смысле Ne) находятся в организме в физически растворённом виде, не образуя водных структур в биологических жидкостях, поляризуясь при очень сильных внешних воздействиях (температура, давление и др.), что неприемлемо для биологических структур. Поэтому, подходить в исследованиях биологического действия инертных газов необходимо с учётом деления на лёгкие и тяжёлые, на физико-химические особенности при поступлении в организм (увеличение количества возбуждённых столкновениями атомов), а также их последействие (например, постксеноновые эффекты).

В книге впервые рассматриваются значения фазовых переходов типа газ - жидкость-жидкость в биологических жидкостях в присутствии инертных (благородных) газов. Любые фазовые переходы всегда сопровождаются глубокими изменениями различных физических и химических свойств с неожиданно сильными физиологическими эффектами (например, наркоз инертными газами). При таких фазовых переходах в воде в присутствии инертных газов происходит радикальное изменение структуры связей молекул воды.

Полученные в последнее время экспериментальные данные (зарубежные и отечественные источники) указывают на появление в полостях ассоциатов воды (кластерах) очень большого дипольного момента (15-25 и более D). Это ещё раз подтверждает возможность проявления различных фазовых состояний инертных газов в этих полостях.

Происходящее структурирование водных образований в биологических жидкостях растворёнными в ней веществами (газами) приводит к созданию новых структур с новыми физико-химическими характеристиками только на момент нахождения в их полостях молекул воды.

Значение описанных эффектов (вода + инертные газы) ярко иллюстрирует анализ проблемы анестезиологического и наркотического действия индифферентных газов, которая вот уже более 70 лет застыла на одном месте.

Следует особо отметить стремление авторов привлечь внимание компетентных специалистов смежных областей наук. Найти единый подход к объяснению процессов на стыке физики, химии и биологии (биофизики).

Email: vit130144@yandex.ru

V.V.Dovgusha