Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ / Химия высоких энергий

Реакции свободных радикалов в облученных кристаллах углеводов и при их растворении

Диссертация

Автор: Лютова, Жанна Борисовна

Заглавие: Реакции свободных радикалов в облученных кристаллах углеводов и при их растворении

Справка об оригинале: Лютова, Жанна Борисовна. Реакции свободных радикалов в облученных кристаллах углеводов и при их растворении : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.09 Санкт-Петербург, 2006 143 c. : 61 06-2/466

Физическое описание: 143 стр.

Выходные данные: Санкт-Петербург, 2006






Содержание:

Список использованных сокращений
Введение
1 Литературный обзор
11 Цепные твердофазные реакции свободных радикалов в облученных кристаллах углеводов
111 Общие закономерности реакций свободных радикалов в органических кристаллах
112 Реакции СР в облученных кристаллах моногидрата лактозы
113 Реакции СР в облученных кристаллах рамнозы
114 Реакции СР в облученных кристаллах сахарозы
12 Лиохимические реакции свободных радикалов облученных углеводов
121 Мономолекулярные перегруппировки свободных радикалов
122 Реакции рекомбинации и окисления свободных радикалов
123 Реакции перекисных свободных радикалов
2 Подготовка образцов и методы их исследования
21 Подготовка образцов
22 Методы исследования:
221 Спектрофотометрия
222 Хроматография
223 Методы химического анализа
• 224 Математическая обработка экспериментальных данных и расчет межатомных расстояний в кристаллах УВ
3 Экспериментальные результаты
31 Лактоза
31 Рамноза
32 Сахароза
4 Обсуждение результатов
Выводы

Введение:
Актуальность темы
Одним из наиболее эффективных и широко применяемых в мире направлений прикладных радиационных технологий является облучение ионизирующими излучениями изделий для медицины и продуктов питания. Радиационная обработка таких объектов проводится, как правило, для полного (стерилизация) или частичного (деконтаминация) подавления жизнедеятельности микроорганизмов в объектах обработки [1—3].
Обработка продуктов питания ионизирующим излучением относится к так называемым высоким технологиям и применяется в Европе, Америке и Азии в промышленных масштабах уже несколько десятилетий [2]. Для этих целей используются ускорители электронов или специальные гамма-установки с различными источниками ионизирующего излучения.
Для облучения пищевых продуктов используются лишь определенные радиационные источники: изотопы кобальт-60 или цезий-137, электронные ускорители с максимальной энергией не более 10 МэВ. Энергия этих излучений сравнительно невелика и не вызывает наведенную радиоактивность в любом материале, в том числе и в продуктах питания. Радиационный метод, позволяющий существенно продлить сроки хранения, уничтожить патогенную микрофлору применяется для ряда продуктов питания: яичного порошка, лактозы, различных специй, желатина, мяса птицы и других [4, 5]. Кроме того, радиационную обработку предлагается использовать для утилизации углеводов [6].
Радиационная стерилизация является наиболее безопасным и эффективным методом для обработки продуктов с объемным распределением загрязняющей микрофлоры. Уже в 1978 г. было предложено обрабатывать у-лучами трутневой расплод для увеличения срока хранения при его массовом употреблении как диетического продукта [7]. С 90-х годов появились сообщения о сравнительно небольших потерях биологической активности меда при радиационной стерилизации [8].
В практической медицине давно используются медикаменты, стерилизованные ионизирующим излучением. Радиационным путем стерилизуют такие изделия как шприцы, катетеры, системы переливания крови, шовный материал, перевязочный материал, искусственные сосуды, сердечные клапаны, тальк и др. В Великобритании налажен промышленный выпуск некоторых обработанных ИИ антибиотиков, талька, парафина, физраствора в п/э упаковке. В Австралии - для ряда порошкообразных антибиотиков, глазных мазей, глины, сульфаниламидов [1, 2]. В России радиационной обработке подвергаются ватно-марлевые повязки, радиоизотопные препараты, раствор глюкозы для в/в введения, лекарственный препарат Витамедин-М [9, 10].
Однако, фактором, сдерживающим развитие радиационной технологии, считается недостаточная экспериментальная и теоретическая изученность процессов, протекающих при взаимодействии твёрдой облучённой продукции с растворителем, в частности, судьбы свободных радикалов (CP), образующихся в процессе радиолиза.
Многие из перечисленных выше объектов, стерилизуемых радиационным путем, в той или иной степени содержат moho-, ди- или полисахариды. Поэтому изучению механизмов радиолиза, как твердых углеводов, так и их водных растворов посвящено большое количество работ [11]. Однако процессы, приводящие к образованию МП, присутствующих в растворах облученных твердых углеводов, практически не изучены. Этот факт и все перечисленные выше соображения делают весьма актуальным как с теоретической, так и с практической точек зрения предпринятое исследование.
Первые исследования радиолиза углеводов были проведены еще в 60-х годах 20-го [12] века. А к 80-м годам результаты подобных исследований были обобщены в монографиях [11, 13]. Все эти материалы стали хорошей базой для дальнейших исследований, проведенных на кафедре Радиационной технологии Санкт-Петербургского государственного технологического института в конце предыдущего столетия.
В ходе проведения этих работ было показано, что для детального понимания всех процессов, приводящих к образованию молекулярных продуктов, присутствующих в конечном растворе облученного углевода, необходим комплексный методический подход, сформулированный в работе [9]. Он базируется на экспериментально установленных фактах, свидетельствующих о том, что указанные МП имеют различную предысторию. Одна группа этих соединений образуется в ходе пострадиационных твердофазных реакций, т.е. в самом кристалле, а другая — в процессе растворения облученного твердого тела в результате лиохимических реакций свободных радикалов. Схематично всю совокупность этих процессов можно представить в виде таблицы 1.
Было также установлено, что при растворении облученных кристаллов в воде, содержащей кислород, часть высвобождающихся СР, после окисления до перекисных (ЯОг*), вступают в реакции, приводящие к высвечиванию квантов света (лиолюминесценции). Этот эффект было предложено использовать для дозиметрии ИИ [14]. Однако, квантовый
О 4Л выход этого свечения крайне мал (—10" - 10" квантов/радикал) [14, 15], что свидетельствует о том, что оно возникает в побочных каналах превращений СР. Пути же превращения основной доли СР, выходящих в раствор, оставались не выясненными.
В частности, не было установлено: какие соединения ответственны за спектры оптического поглощения растворов облученных УВ, поскольку высказывавшиеся по этому поводу предположения [11] не выдерживают критики при их количественной верификации. Кроме того, в литературе, посвященной обсуждаемой проблеме, имеются лишь отрывочные сведения о влиянии состава растворителя на выходы МП, присутствующих в конечных растворах облученных углеводов [9].
Таблица 1 — Схема протекания радиационно-инициированных процессов в облученных полигидроксильных соединениях [9]
Терминологическое обозначение процесса
Взаимодействующие реакционные частицы и молекулярные продукты
Условия протекания процесса
Факторы, влияющие на процесс
Пострадиационные твердофазные реакции
Тплавл. образца
Температура, продолжительность хранения, степень дефектности образца
Лиохимичес-кие реакции СР
Контакт с растворителем
Скорость растворения, рН среды, наличие акцепторов СР
Пост-процессы в растворе
В процессе хранения конечного раствора
Температура, продолжительность хранения раствора, рН среды, присутствие кислорода
Цели и задачи
Поэтому основной целью предпринятого нами исследования стало выяснение структуры МП лиохимических реакций СР углеводов механизмов их образования и оценка вклада, который вносят продукты этих реакций в суммарный спектр оптического поглощения растворов облученных УВ.
Кроме того, оставался не выясненным вопрос о том, сколь существенна корреляция расстояний между реакционными центрами в кристаллах углеводов и вероятностью взаимодействия этих частиц. Ответ на этот вопрос мог способствовать уточнению механизмов цепных твердофазных реакций СР в облученных УВ.
Для достижения указанных целей было необходимо решить следующие задачи:
1. Критически проанализировать литературные данные о структурах и кинетике содержания СР в изучаемых углеводах и провести стереохимическую верификацию ранее предложенных механизмов твердофазных цепных процессов образования МП в облученных кристаллах лактозы, рамнозы и некоторых других углеводов.
2. Методами УФ-спектрофотометрии, ВЭЖХ и химического анализа изучить влияние на состав и спектральные характеристики МП лиохимических реакций таких факторов, как рН растворителя, присутствие в нем акцепторов СР (в том числе, кислорода), и предыстории облученных кристаллов УВ.
3. Используя метод сопоставления кинетики накопления и разрушения СР в облученных УВ с экспериментально полученными кинетическими зависимостями содержания МП в растворах исследуемых образцов сделать выводы о механизмах процессов, протекающих при растворении облученных кристаллов.
4. Обобщить полученные данные и сопоставить их с имеющимися в литературе сведениями о механизмах радиолиза УВ.
Объекты исследования
В качестве основных объектов исследования были выбраны такие УВ как сахароза, рамноза и лактоза, а при моделировании твердофазных процесссов дополнительно были рассмотрены ксилоза и арабиноза. Этот выбор обусловлен следующими фактами:
Для перечисленных облученных УВ методом ЭПР детально изучены структуры стабилизированных при комнатной температуре СР и их кинетики.
Относительной простотой методов очистки и выращивания монокристаллов данных УВ.
Кроме того, лактоза и сахароза являются самыми распространенными в природе УВ и часто используются в качестве наполнителей таблетированных лекарственных препаратов, для стерилизации которых предлагается использовать ИИ.
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР