Текст книги "Химия — союзник медицины"
Автор книги: Борис Розен
Соавторы: Фаина Шарипова
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 7 страниц)
Среди лекарств, подавляющих болезненную чувствительность и утоляющих боль, широким признанием у врачей и пациентов пользуются анальгетики – анальгин, пирамидон, амидопирин, фенацетин. Их принимают при головной и суставной болях, рекомендуют при колите и радикулите.
Хотя анальгетики лишь обезболивают, а не излечивают человека от болезней, фармацевтические фирмы капиталистических стран рекламируют их как панацею от всех болезней.
По статистике, больше всего употребляют анальгетики австралийцы – 60 г в год на человека, в Дании, Бельгии и Швейцарии более чем в два раза меньше – по 25 г, в Англии и Шотландии – 12, в США – 10 и в Канаде – по 7 г.
Чрезмерное употребление анальгетиков нередко вызывает заболевание нефритом. В Австралии зарегистрировано 1425 случаев на миллион человек, в Дании – 50, в Бельгии – 25. Чаще всего к нефриту приводит злоупотребление таблетками аспирина, фенацетина и кофеина. Больные, принимающие в день по 5–6 таблеток, уже через две-три недели не чувствуют облегчения от боли. Наоборот, у многих усиливается головная боль, появляется раздражительность, нередко наблюдается нарушение работы почек.
Еще в 1922 г. немецкий врач В. Шульц высказал предположение, что избыток пирамидона в организме вызывает изменения в крови. Позднее было установлено, что даже небольшие его дозы вызывают у больных с повышенной чувствительностью резкое уменьшение числа лейкоцитов в крови. А это, в свою очередь, может быть причиной развития воспаления легких или ангины.
Неумеренное потребление анальгина иногда вызывает аллергические явления. Следует проявлять осторожность, и при приеме снотворных и успокаивающих средств. Например, даже небольшая доза паральдегида через 10–15 минут вызывает крепкий сон. Еще сильнее действует хлораль (уксусный альдегид, в молекуле которого все три атома водорода замещены хлором). Прием больших доз этих препаратов может привести к смертельному исходу.
Медики рекомендуют пациентам более мягкие и безвредные успокоительные и снотворные средства. Однако при длительном употреблении к ним привыкают. Желание испытать снова и снова ощущение спокойствия переходит в привычку. Причем, если больной перестает даже на один день принимать эти средства, он чувствует тревогу и беспокойство. Следует избегать продолжительного применения подобных препаратов и всегда пользоваться ими только по указанию врача.
Рожденные краской
В конце 1856 г. Вильям Перкин, синтезировавший вместо хинина мовеин, открыл первую фабрику искусственных красителей. Мовеин стал модной краской. Прекрасно окрашенные шерсть и шелк не меняли цвета при стирке и не выгорали на солнце.
Химики разных стран стали настойчиво искать способы изготовления красителей из анилина, нафталина, антрацена и других веществ, получаемых из каменноугольной смолы.
Вскоре был получен новый анилиновый краситель, окрашивающий ткани в ярко-красный цвет. За сходство окраски с цветком фуксии он был назван фуксином. Прошло еще несколько лет и появились малахитовый зеленый и метилвиолет, из которого делают обыкновенные чернила. В 1869 г. химики праздновали новую победу: из антрацена был получен ализарин, который в течение тысячелетий добывал человек из корней марены.
Расцвет анилинокрасочной химии и появление теории крашения новыми красителями побудили медиков заняться исследованиями распределения искусственных красителей. Известный немецкий ученый Эрлих, изучавший процессы накопления и фармакологического действия красителей в организме, в 1902 г., подводя итоги своим многолетним экспериментам, писал: «Краска имеет сродство к большинству тканей и органов, причем чаще всего же таким образом, что определенный орган окрашен особенно сильно». Следовательно, нужно подбирать такие вещества в качестве лекарств, которые обладают сродством к тому или иному органу. Только в этом случае будет достигнуто эффективное лечебное действие. Исходя из этого принципа, Эрлих еще в 1891 г. предлагал лечить малярию метиленовым синим, который хорошо окрашивает плазмодии.
Испытывая уже известные тогда красители бензидинового ряда в качестве лекарств, он синтезировал новый краситель – трипановый красный. Это был первый в истории препарат, полученный с заранее заданными физическими и химическими свойствами путем изменения структуры молекулы исходного вещества. Появление в ней лишней группы атомов (сульфоксильной) увеличивало растворимость и всасываемость препарата тканями.
Этот первый успех стал знаменательной вехой в развитии нового направления в медицине – химиотерапии. В 1908 г. произошло еще одно событие, которому суждено было сыграть важную роль в создании, по выражению Эрлиха, «волшебных пуль» – антимикробных препаратов. Французский химик Гельмо синтезировал новое соединение – сульфаниламид. Им вскоре заинтересовались химики, занимающиеся поисками новых красителей. Оказалось, что благодаря наличию аминогруппы сульфаниламид стал родоначальником новой группы красителей – азокрасок, которые давали прочную окраску.
Прошло, однако, почти четверть века, прежде чем азокрасители привлекли внимание, медиков. В 1935 г. Домагк, развивая идеи Эрлиха, поставил ряд опытов по изучению антибактерицидного действия одного из азокрасителей – сульфаниламида ортохризоина, или пронтозила, названного позднее красным стрептоцидом. Результаты превзошли все ожидания. Пронтозил уничтожал многие опасные бактерии, особенно стрептококки, в организме человека. Это выдающееся открытие, за которое Домагку в 1939 г. была присуждена Нобелевская премия, стало началом систематического и победоносного наступления на инфекционные болезни.
В течение нескольких последующих лет были синтезированы тысячи новых сульфаниламидных препаратов. Их насчитывается более 10 тысяч. Наиболее широкую известность получили стрептоцид, норсульфазол, фталазол, сульфадимезин и др.
Попадая в организм, сульфаниламидные препараты оказывают сильное бактериостатическое действие, подавляют рост микробов и препятствуют их размножению. Это позволяет защитным силам нашего организма успешно бороться с возбудителями инфекции. В чем заключается механизм действия сульфаниламидных препаратов? Согласно теории Вуда и Филдса, он обусловлен сходством молекул сульфаниламидных препаратов и парааминобензойной кислоты, необходимой для жизнедеятельности микробов.
Сульфаниламидные препараты блокируют биохимические системы бактерий, препятствуя тем самым связыванию парааминобензойной кислоты, что приводит к нарушению обменных процессов у микробов и вызывает остановку их роста и размножения. При введении больному достаточно большой дозы сульфаниламидного препарата микробная клетка захватывает его вместо парааминобензойной кислоты и прекращает рост. Если же доза лекарства недостаточна, то микробы вырабатывают устойчивость к нему.
Различные сульфаниламидные препараты действуют с разной скоростью: молекулы одних быстрее проникают через оболочку бактерий, замещая парааминобензойную кислоту, а молекулы других – медленнее. Так, стрептоцид и норсульфазол всасываются быстро и уже в течение 1–2 ч создают в крови концентрации, подавляющие размножение микробов, тогда как фталазол оказывает лечебное действие лишь спустя несколько часов.
Семья сульфаниламидных препаратов постоянно растет. В лабораториях Института химических наук Академии наук КазССР исходным материалом для получения сульфаниламидов являются смоляные кислоты, которые входят в состав живичной канифоли. Синтезировано уже более 40 препаратов, подавляющих рост микроорганизмов.
Почти полвека сахарный диабет лечат инсулином, полученным экстракцией поджелудочных желез различных животных. Он принес исцеление миллионам больных, заменяя природный гормон, выделяемый в организме поджелудочной железой. И все же есть у него один большой недостаток: его нужно вводить с помощью инъекций. А нельзя ли укол заменить таблетками? Помогли, как это нередко бывало в истории великих открытий, случай и наблюдательность.
В 1942 г. французский врач Жанбон решил испытать на больных брюшным тифом только что появившийся сульфаниламидный препарат 2254Р, очень сходный по своему строению с красным стрептоцидом. Препарат оказался действенным, но у некоторых пациентов наблюдались странные явления: сильный голод, слабость, сердцебиение, а иногда и тяжелые нервные расстройства. Такие же симптомы Жанбон наблюдал ранее у больных диабетом, которым давали инсулин. Сделав анализ крови пациентов, он заметил, что новый препарат, подобно инсулину, снижал количество сахара в крови.
В том же году, другой французский врач – специалист по диабету – Лубатье начинает проверку действия этого препарата на собаках. Опыты дали обнадеживающие результаты и привлекли внимание врачей и фармакологов.
В 1955 г. из нескольких сот препаратов были отобраны два: 2254Р и В-55 (синонимы букарбан, надизан, карбутамид) и переданы для испытаний в клиники. Для лечения сахарного диабета сейчас пользуются многими сульфаниламидными препаратами. Среди них бутамид, орабет, адебит и др.
В настоящее время в различных странах проводятся интенсивные исследования по внедрению в производство синтетического способа получения инсулина, а также по применению его для лечения сахарного диабета в виде таблеток.
Из отходов производства
У многих народов еще в древности больным лихорадкой давали настой из ивовой коры. Химики изучили ее состав и выделили органическое вещество – салицин, названный так от латинского слова «саликс» – ива. Из салицина приготовляли салициловую кислоту. Теперь ее получают на заводах из фенола, содержащегося в каменноугольной смоле, или окислением бензола.
Производные салициловой кислоты (салицилат натрия, салициламид, ацетилсалициловая кислота) снижают температуру тела. Жаропонижающее действие этих препаратов объясняется тем, что они ослабляют возбудимость центров за счет расширения кожных сосудов и сильного потоотделения. Они оказывают также обезболивающее и противовоспалительное действие, поэтому применяются при лечении ревматизма, ревматоидных артритов, подагры и др. Некоторые препараты (фенилсалицилат) употребляются в качестве противомикробных средств при воспалительных заболеваниях кишечника и мочевыводящих путей.
Достижения современной химии позволяют получать много ценных продуктов из отходов производства. Химики научились синтезировать лекарства не только из каменноугольной смолы, но и из хлопковой шелухи, лузги от подсолнечника, кукурузных початков и др. Открытия ученых часто находили применение только через многие годы. Так, однажды немецкий химик Деберейнер решил получить муравьиную кислоту из сахара. Для этого он смешал сахар с диоксидом марганца и обработал смесь крепкой серной кислотой. После перегонки ученый обнаружил в приемнике густую маслянистую жидкость желтого цвета. Новый продукт был назван искусственным муравьиным маслом. Спустя восемь лет, в 1840 г., английский химик Джон Стенхауз получил сходное вещество из опилок и кукурузных початков.
Желтое масло заинтересовало многих ученых. Его пытались получить из разнообразных пищевых продуктов: пшеничных и овсяных зерен, отрубей. Наконец, английский химик Джордж Фауно выделил желтоватую маслянистую жидкость из отрубей и назвал ее фурфуролом, что в переводе с латинского означает «масло из отрубей». Однако прошло почти сто лет, прежде чем фурфурол нашел промышленное применение. Теперь трудно перечислить все отрасли народного хозяйства, где применяется фурфурол. В нефтяной промышленности им пользуются для очистки смазочных масел, в пищевой – для очистки жиров. Нужен он в производстве канифоли, лаков, синтетических волокон, пластмасс. Из фурфурола получают фумаровую кислоту, которая заменяет лимонную в кондитерском производстве.
Заинтересовались им и фармакологи. Поиски привели к открытию нитрофурановых соединений, обладающих противомикробными свойствами. Нитрофурановые соединения получаются нитрованием фурфурола. Латвийские ученые разработали новые способы нитрования фурфурола, которые дали возможность наладить производство ценных лекарств: фурацилина, фурадонина, фуразолидона и др.
5. Невидимые помощники медиков
Из плесени и грибов
Французский ученый Луи Пастер впервые заметил, что одни микробы могут подавлять развитие других при помощи веществ, выделяемых ими в окружающую среду. Это явление было названо антибиозом, а вещества, которые выделяются микробами и подавляют жизнедеятельность других микробов, – антибиотиками.
Русский ученый И. И. Мечников впервые указал на возможность практического использования антибиоза, предложив вводить молочнокислые бактерии в кишечник для подавления гнилостных микробов.
Первым антибиотиком, полученным в чистом виде, был пенициллин – продукт жизнедеятельности некоторых плесневых грибов.
Антибактериальные свойства зеленой плесени впервые были установлены русскими учеными В. А. Манасеиным в 1871 г. и А. Г. Полотебновым в 1872 г. Они применяли зеленую плесень для лечения гнойных ран и хронических язв. Но несовершенство техники в то время не позволило выделить пенициллин из зеленой плесени в чистом виде.
В 1928 г. целительное действие плесневого гриба было открыто вторично английским ученым – микробиологом Александром Флемингом. А началось все с «испорченного» опыта.
Однажды Флеминг, проводя очередной опыт по изучению стафилококков, заметил, что чашки с выросшей желтой колонией этих микробов были местами покрыты зеленой плесенью. Сначала он хотел выбросить чашку с «зацветшей» культурой микробов. Но интуиция исследователя пересилила чувство досады. Внимательно рассматривая содержимое чашки, он вдруг увидел, что вокруг плесени не было стафилококков.
Флеминг решил сам вырастить плесень и еще раз проверить ее действие на вредоносные микробы. Небольшой кусочек он поместил в питательный бульон. Исследуя вещество, выделенное плесенью (Флеминг назвал его пенициллином по имени плесневого гриба), ученый окончательно убедился, что оно губительно для стафилококков. Оказалось, что пенициллин, даже разведенный в 600 раз, сохраняет свои антимикробные свойства.
И еще одно важное открытие сделал Флеминг. Если бульон с пенициллином подкислить кислотой и взболтать с эфиром, то можно извлечь пенициллин из жидкой культуры гриба. Однако при попытке испарить эфир пенициллин немедленно разрушался.
Казалось, что нет никакой возможности выделить пенициллин в чистом виде, а следовательно, его нельзя использовать как лекарство. А между тем это таинственное вещество было губительно не только для стафилококков, но и для пневмококков, менингококков и многих других микробов.
Началась вторая мировая война. Вот тогда-то и вспомнили о пенициллине. Нужно было во что бы то ни стало найти способ его выделения в чистом виде. Это необходимо было для спасения жизни тысяч раненых.
За дело взялись химики. Было замечено, что если прилить к эфиру, содержащему пенициллин, раствор соды, то пенициллин перейдет из эфира в водный слой. Казалось бы, проблема решена. Но возникла новая трудность. Пенициллин в содовом растворе оказался нестойким и быстро разлагался. Необходимо было получить его в виде кристаллического порошка. Английский химик Чайн предложил заморозить концентрированный водный раствор при температуре —40 °C в особом аппарате и высушить его. Полученные по этому способу кристаллики пенициллина оказались стойкими и сохраняли свою целительную силу не менее полугода. В Советском Союзе исследования пенициллина были начаты в 1942 г. З. В. Ермольевой. В самый разгар войны в одном из московских подвалов были расставлены чашки с культурой плесени. Из них после проверки в лаборатории отобрали одну, наиболее активную, и из нее выделили пенициллин. После окончания войны по разработанному З. В. Ермольевой методу выращивания плесневого гриба и получения пенициллина было организовано его производство на заводах в разных городах нашей страны.
Успешное применение пенициллина в медицине способствовало поиску других грибов-исцелителей. Еще в конце 30-х гг. советский ученый Н. А. Красильников обнаружил у некоторых лучистых грибов, которые обитают в почве и обладают характерным земляным запахом, способность, подобно пенициллину, уничтожать микробов. Впервые один из антибиотиков, вырабатываемых лучистыми грибами-актиномицетами, был получен и описан известным американским ученым, будущим лауреатом Нобелевской премии Ваксманом и назван стрептомицином.
В годы Великой Отечественной войны в Москве в лаборатории Института малярии, руководителем которой был тогда профессор Г. Ф. Гаузе, были начаты широкие исследования почвенных грибов для получения грамицидина.
«Все столы в лаборатории, – пишет лауреат Государственной премии М. Г. Бражникова, – были заставлены стеклянными плоскими тарелочками, так называемыми чашками Петри. На других столах были расставлены штативы с пробирками, наполненными землей.
Пробы земли ученые собирали повсюду – во дворах, огородах, на свалках, в лесах и полях Подмосковья. Карманы сотрудников были полны маленькими сверточками с землей, Землю приносили в лабораторию, пересыпали в пробирки и в каждую пробирку наливали немного воды, чтобы получилась земляная каша. В чашки Петри наливали питательную среду, содержащую мясной бульон и сахар. Каплю взвеси, содержащую тысячи опасных микробов (отдельно приготовленных стафилококков), помещали на поверхность застывшей питательной среды, а затем на ту же поверхность наносили каплю земляной каши из пробирки. Засеянные таким образом чашки выдерживали в термостате при определенной температуре.
За это время на поверхности студня вырастали десятки различно окрашенных точек – желтые колонии стафилококков вперемешку с желтыми, красными, синими, белыми, прозрачными, круглыми, зубчатыми, бахромчатыми колониями почвенных микробов. Вокруг некоторых колоний почвенных микробов можно было ясно различить „зону пустыни“. Эти почвенные микробы ограждали себя, выпуская в окружающую среду какое-то вещество, которое подавляло все живое»[6]6
Бражникова М. Г. Антибиотики. – Знание – сила, 1948, № 1, с. 35.
[Закрыть].
После долгих и кропотливых исследований удалось выделить это антимикробное вещество в чистом виде и определить его химический состав. Так появился грамицидин С. Он отличался от американского отсутствием некоторых аминокислот. Этот антибиотик оказался более стойким, чем пенициллин и стрептомицин. Он не боится ни кислот, ни щелочей, не разрушается при долгом хранении. Даже при разведении в миллион раз он подавляет рост гноеродных бактерий. Грамицидин С применяют для лечения инфицированных ран, язв, ожогов.
За последние годы открыты сотни различных антибиотиков. Поиски новых и новых антибиотиков необходимы, поскольку препарат перестает действовать, если больного в течение длительного времени лечить каким-либо одним антибиотиком. Микробы привыкают к нему, и нередко вырабатывается особый фермент, который защищает их от действия антибиотика. В таких случаях врач прописывает пациенту другой антибиотик. Следовательно, чем больше существует антибиотиков, тем легче подобрать нужный вид. Ведь у каждого микроба своя «сфера деятельности» – одни вызывают заболевания легких, другие – кишечника, третьи – кожи. Лечебная практика показала, что нередко при тяжелых заболеваниях одному антибиотику не под силу воевать с микробами. В таких случаях теперь пользуются сразу несколькими, вернее, такой их комбинацией, при которой антибиотики дополняют и усиливают действие друг друга. Например, олеандомицин назначают с тетрациклином, пенициллин со стрептомицином.
В создании новых антибиотиков микробиологам помогают химики. Меняя «архитектуру» молекул антибиотиков, они придают им новые свойства. Реконструкция молекул дала возможность увеличить длительность пребывания некоторых лекарств в организме, расширить диапазон их антимикробного действия.
В последние годы созданы полусинтетические пенициллины (метициллин, оксациллин), губительные для стафилококков, устойчивых к пенициллину и другим антибиотикам.
Новый антибиотик диклоксациллин обладает прямым бактерицидным эффектом, т. е. способен убить микробную клетку, а не подавлять ее размножение, как действуют многие другие антибиотики. Он уничтожает разные микробы, но сильнее всего его действие на стафилококки. Особым его достоинством является то, что он медленно всасывается и столь же медленно разрушается. Новый антибиотик одинаково хорошо действует при заболеваниях кожи, дыхательных путей, а также при послеродовых и послеоперационных осложнениях.
Семья антибиотиков постоянно расширяется. Появились полиеновые препараты, названные так из-за наличия в молекулах многочисленных двойных связей[7]7
Если в молекуле содержится две двойные связи, то такое вещество называется – диен, три связи – триен, четыре – тетраен.
[Закрыть]. Они синтезированы на основе актиномицетов – обширной группы широко распространенных в природе низших растительных организмов – лучистых грибов – и сочетают свойства бактерий и простейших микроскопических грибов.
Тщательные исследования полиенов показали, что они обладают различной химической структурой и биологической активностью. Но отличительное их свойство – способность уничтожать разные виды простейших микроорганизмов, вызывающих различные тяжелые заболевания у человека, например лейнеманиозы, лямблиозы, трипписосмозы и др., а также подавлять рост болезнетворных бактерий.
Выявлено и синтезировано около 300 полиенов и их производных. Правда, еще немногие из них можно купить в аптеке. Ведь всякий новый медицинский препарат проходит длительный испытательный срок в научных лабораториях, клиниках, больницах.
Недавно удалось выделить из образцов некоторых почв совершенно новые виды антиномицетов. Продуктами их жизнедеятельности оказались полнены, обладающие сильным бактерицидным действием. Даже ничтожное их количество задерживало рост болезнетворных грибов. После испытания на лабораторных подопытных животных (белых мышах, хомяках, кроликах) новый препарат выпускается промышленностью в виде таблеток, порошков и мазей.
Изучение, молекулярно-биологических механизмов действия этих антибиотиков показало, что они могут действовать избирательно. Полиены способны связываться с определенными компонентами поверхностных оболочек грибов и некоторых других микроорганизмов. При повреждении оболочки немедленно нарушается обмен веществ и микроб погибает. И еще одна важная особенность была обнаружена у полиенов при клинических испытаниях. Они тормозят рост злокачественных опухолей и в некоторых случаях предотвращают даже развитие метастаза. К тому же они не угнетают кроветворение и усиливают действие других лекарств.
Ученые полагают, что полиены помогут нам бороться и с некоторыми возбудителями вирусных заболеваний. Исследование молекулярного биологического действия полиенов позволяет надеяться, что они окажутся эффективными средствами для борьбы с жировой дистрофией печени и различными нарушениями обмена веществ.
Лучи, поражающие болезнь
В 1895 г. немецкий физик Вильгельм Рентген открыл невидимые лучи, проникающие сквозь различные предметы (металлы, дерево, ткани) и пронизывающие человеческое тело.
Французский физик Анри Беккерель в 1896 г. задумал исследовать одно из соединений урана. Подготовив, как обычно, препарат для опыта, он собирался выставить его на солнце, но погода неожиданно испортилась и опыт пришлось отложить. Дни стали пасмурными, а фотопластинка с урановым препаратом лежала в шкафу. Спустя несколько дней Беккерель решил возобновить опыт, но предварительно проявил фотопластинку. Каково же было его удивление, когда он увидел, что пластинка почернела без освещения урана лучами солнца. Не веря первому впечатлению, ученый десятки раз повторял этот опыт, но каждый раз получал один и тот же результат. Светочувствительный слои фотопластинки чернел и разрушался под действием каких-то невидимых лучей, которые испускал уран.
Какова природа этих лучей? Ответ на этот вопрос спустя два года дали французские физики Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри. В 1898 г. они после длительных и упорных поисков выделили из урановой руды два новых элемента. Один был назван полонием (в честь Польши – родины Марии Кюри, другой – радием (от латинского слова «радиус» – луч). Оказалось, что это вещество испускает излучение в 2 млн. раз сильнее, чем уран. Свойство урана и радия испускать лучи было названо радиоактивностью. Вскоре радием заинтересовались медики и стали успешно применять его для лечения разных болезней.
В 1933 г. дочь Марии Склодовской-Кюри Ирен и французский физик Фредерик Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность. Полученный ими радиоактивный алюминий, подобно естественным радиоактивным элементам, излучал различные виды лучей – альфа, бета, гамма.
Эстафета, начатая вторым поколением Кюри, была быстро подхвачена физиками разных стран. Уже через год было получено более 50 искусственных радиоактивных изотопов, сейчас их насчитывается свыше 800. Изотопами (т. е. занимающими одно и то же место) называются разновидности атомов, обладающие одинаковым положительным зарядом в ядре, но имеющие разный атомный вес. Они находят теперь широкое применение в технике, химии, биологии, медицине, сельском хозяйстве.
Искусственные изотопы, подобно природным, имеют определенный период полураспада. Некоторые распадаются в течение долей секунды, другие «живут» несколько тысяч лет. Для того чтобы получить изотопы искусственным путем, нужно «бомбардировать» ядра атомов различными микроснарядами – альфа-частицами, нейтронами, протонами. Общее количество искусственных радиоактивных изотопов в несколько раз больше числа устойчивых изотопов, встречающихся в природе.
Более десятка радиоактивных изотопов стали верными помощниками медицины. Их целительные лучи спасли немало жизней. Есть среди лечебных изотопов всем хорошо знакомые элементы – фосфор (32Р), золото (199Au), иод (131I), серебро (111Ag). Изотопы редких элементов, таких, как цезий (137Cs), иттрий (90Y), применяются для лечения доброкачественных и злокачественных опухолей, различных заболеваний крови, ими пользуются нередко для лечения болезней внутренних органов, глаз, кожи, уха, горла, носа.
Одно из главных преимуществ невидимых лучей – возможность лечения пораженного болезнью органа или опухоли не одним, а несколькими различными изотопами. Радиоактивными изотопами лечат, воздействуя излучением через кожу, слизистые оболочки с помощью трубочек, игл, шариков, тончайшей проволоки, либо вводят внутрь растворы их солей.
Для наружного облучения применяют долгоживущие с длительным периодом полураспада изотопы, испускающие бета– и гамма-лучи. Это позволяет медикам пользоваться ими в течение многих лет, что, несомненно, имеет большое значение для клинической практики.
Поскольку большинство радиоактивных веществ испускает два, а то и три вида лучей, обладающих к тому же разной силой, т. е. величиной энергии, та часто при облучении пользуются металлическими листочками-фильтрами, которые задерживают излучение малой энергии и беспрепятственно пропускают лучи большой энергии. Для гамма-излучения фильтрами служат платиновые, золотые или свинцовые пластинки, а для бета-излучения – пластмассовые и целлулоидные фильтры.
При лечении рака пищевода, мочевого пузыря, прямой кишки, полости носа нередко наряду с наружным облучением во внутренние полости дополнительно вводят препараты радия, кобальта-60, цезия-137 или других изотопов в форме трубочек, бусинок (диаметром 6 мм), микросуспензии или пластобалита (пластмасса с мелкими (диаметром 2 мм) шариками радиоактивного кобальта, покрытыми тонкой золотой пленкой.
Для внутреннего облучения чаще всего пользуются изотопами со смешанным излучением (бета и гамма) или же такими, которые при распаде отщепляют только бета-частицы. Изотопы, испускающие только гамма-лучи, непригодны для внутреннего облучения, так как обладают более сильной проникающей способностью и поэтому оказывают не только местное, но и общее действие.
На чем же основано целительное действие невидимых лучей, излучаемых радиоактивными веществами? Проникая в клетки облучаемых тканей, они ионизируют и возбуждают их атомы и молекулы. При этом изменяется структура молекул, возникают химические реакции, не свойственные обычно клеткам, что и приводит к разрушению больных клеток.
Немало добрых услуг оказали радиоактивные изотопы и в диагностике многих болезней.
Невидимка берет автограф
Радиоактивные изотопы, словно невидимые миниатюрные радиостанции, все время посылают сигналы о своем местонахождении. Испускаемые ими бета– и гамма-лучи можно обнаружить с помощью специальных приборов-счетчиков частиц. Радиоактивное излучение является своеобразной «меткой», поэтому радиоактивные изотопы часто называют мечеными атомами.
Способность меченых атомов испускать частицы позволяет использовать их в качестве «контролеров» в технике и медицине.
Регистрация вылетающих из ядер частиц позволяет контролировать технологические процессы многих производств, следить за сложными превращениями молекул в химических и биологических процессах, за движением и накоплением различных элементов в организме.
В каждом колосе пшеницы, клубне картофеля, кочане капусты присутствуют миллиарды атомов фосфора. Нет такого растения, которое не нуждалось бы в фосфоре. Жизненно необходим он и животным, и человеку. Он находится во многих тканях и клетках нашего организма. Растение получает нужный ему фосфор из почвы, всасывая корнями растворимые соли фосфорной кислоты. В организм человека и животных фосфор попадает с пищей.
Радиоактивный фосфор позволяет проникнуть в одну из сокровенных тайн природы – «увидеть», как атомы фосфора поднимаются по стеблям и движутся по листьям. И сделать это совсем несложно. Раствором двузамещенного фосфата натрия, в составе которого имеются атомы фосфора-32, поливают почву у корней растения. Спустя некоторое время срезают пять-шесть растений с интервалами в 1–2 ч. Затем от различных частей срезанных растений берут по 1 г зеленой массы, высушивают и сжигают. С помощью специального прибора определяют количество содержащегося в золе радиоактивного фосфора и узнают, в каких частях растения накопилось больше фосфора-32.
Легко проследить также за движением радиоактивного фосфора и других радиоактивных изотопов, если снять «радиоавтограф» растения. Для этого достаточно срезанное растение приложить в темноте к фотопластинке. По интенсивности почернения отдельных мест фотопластинки, отображающих контуры тех частей растения, где накапливается радиоактивный фосфор, можно судить о его концентрации.
Примерно так же с помощью меченых атомов ведется наблюдение за движением фосфора в организме подопытных животных. Например, раствор фосфата натрия впрыскивают под кожу или вводят в желудок белым крысам. Через некоторое время животное умерщвляют, из разных частей тела вырезают по 1 г ткани и сжигают; с помощью счетчика определяют концентрацию радиоактивного фосфора в золе. Еще проще и нагляднее можно проследить за накоплением фосфора-32 с помощью радиоавтографа, который получают, прикладывая разрез тела крысы к фотопластинке.
