Большое будущее кремнезема

Клуб «Эврика»

2006 г.

Действию кремнезема принадлежит большое будущее

«Действию кремнезема принадлежит большое будущее», — писал Луи Пастер. Наш великий соотечественник Владимир Вернадский считал, что никакой живой организм не может существовать без кремния. Кремний образует ряд соединений, аналогичных соединениям углерода. Это и побудило писателей-фантастов к созданию произведений об альтернативной жизни на основе соединений кремния ("кремниевой" жизни). Лечебные свойства кремнезема (SiO2) издавна высоко ценили народные целители, а затем и медики-профессионалы. Он прочно вошел в гомеопатическую практику. Давно замечено, что на песчаных почвах, где много кремнезема, лучше растут травы, выше урожай окультуренных растений, к тому же они меньше подвержены болезням. Синтез кремнеземов с модифицированной поверхностью, создание на их основе веществ с заданными свойствами положили начало целому научному направлению в химии поверхности.

«Почему, собственно, химия поверхности так интересует сейчас многих — и ученых, и технологов, и специалистов в области медицины? Дело в том, что на поверхности все атомы находятся в особом состоянии — у них много ненасыщенных связей. Этим и объясняется то, почему малые частицы, имеющие много атомов на поверхности, обладают необыкновенными химическими свойствами. Поверхность — часть любого объекта, через которую он взаимодействует с окружающей средой. Поэтому в науке ей сейчас уделяется такое пристальное внимание. Когда частички вещества имеют нанометровые размеры, роль поверхности значительно возрастает, и это вызывает ряд необыкновенных химических, физических эффектов, что способствует созданию новых технологий», — с этой преамбулы академика А.Наумовца и начался разговор на заданную тему.

В заседании клуба "Эврика" принимали участие ученые НАН, АМН Украины и Винницкого национального медицинского университета (ВНМУ) им. Н.Пирогова, а именно: Антон НАУМОВЕЦ, академик НАНУ, академик-секретарь отделения физики и астрономии НАНУ; Алексей ЧУЙКО, академик НАНУ, директор Института химии поверхности (ИХП); Исаак ТРАХТЕНБЕРГ, член-корреспондент НАНУ, академик АМНУ, зав. лабораторией токсикологии Института медицины труда АМНУ; Николай ЛУЦЮК, профессор ВНМУ; Александр ПЕНТЮК, профессор, зав. кафедрой биохимии ВНМУ; Олег БОНДАРЧУК, доцент кафедры хирургии ВНМУ; Валерий ПОКРОВСКИЙ, доктор физико-математических наук, ИХП НАНУ; Нина ШКЛОВСКАЯ, кандидат химических наук, ИХП НАНУ; Валерий ПОГОРЕЛЫЙ, доктор химических наук, ИХП НАНУ; Дмитрий ЗЕРБИНО, академик АМНУ, директор Института медицинской патологии, г. Львов.

Кремниевое чудо

А.Чуйко: Наночастица обладает интересной особенностью — до определенного количества атомов, составляющих эту частицу, у нее практически каждый атом — участник образования поверхности. То есть малая частица имеет огромную поверхность. На примере высокодисперсного кремнезема хотел бы остановиться на свойствах таких наночастиц.

ВДК — белоснежный пушистый порошок. Размер его частички составляет около 100 ангстрем. Особенность нанометровых частиц — и этим они коренным образом отличаются от массивных образцов SiO2 — чрезвычайно большая площадь поверхности (от 50 до 500 метров). 1 литр вещества весит всего 30 граммов.

Частичка с химически модифицированной поверхностью имеет сферическую форму, что очень важно при его совмещении с биосредой. Ведь если твердая фаза кристаллических кремнеземов способна вызывать у человека заболевание легких (силикоз), то аморфный кремнезем абсолютно безопасен и обладает многими полезными свойствами.

Первое фундаментальное свойство кремнезема — гидрофильность, то есть способность связывать значительное количество воды. Второе фундаментальное свойство заключается в его высокой белоксорбирующей способности. Квантовые химики показали, что есть некое соответствие электронной структуры фрагмента поверхности SiO2 и электронной структуры белка. Кремнезем сорбирует на три порядка больше белковых соединений по сравнению со всеми известными сорбентами.

Третье фундаментальное свойство — "адсорбция" микроорганизмов. При этом величина связывания микроорганизмов составляет до 3 млрд. микробных тел на 1 г сорбента. Столь высокий связывающий эффект обусловлен феноменом агглютинации (склеивания) микроорганизмов частицами сорбента. Последние по размеру (4 - 40 нм) значительно меньше микроорганизмов, и именно частицы сорбента адсорбируются на микробных клетках, а не наоборот, подобно клею связывая их в один конгломерат. Этот эффект используется также для капсулирования репродуктивных клеток.

Белый порошок. Рекомендовано Минздравом

В Институте химии поверхности был создан отдел медико-биологических проблем поверхности, который сегодня стал ведущим в структуре ИХП. Ученые института открыли и обосновали на молекулярном уровне связь между особенностями химического строения поверхности аморфного кремнезема и его биоактивностью, что позволяет создавать новые фармацевтические препараты на основе SiO2, новейшие биокорригирующие технологии. Обнаружен эффект значительного увеличения биодоступности лекарственных веществ, обусловленный воздействием наноструктурных частиц кремнезема на проницаемость клеточных мембран. Химики совместно с медиками работают над созданием лекарственных средств с заданной фармакодинамикой. Институт разработал и внедрил в медицинскую практику новый лекарственный препарат эфферентной терапии силикс (silics от silica — SiO2 и ics — Institute Chemistry Surface).

В.Погорелый: Здесь уже были названы главные свойства поверхности диоксида кремния, на которых базируется его физиологическая активность.

Токсины обладают повышенной реакционной способностью по сравнению с нормально функционирующим белком. Наночастицы препарата, продвигаясь внутри желудочно-кишечного тракта, отбирают белки-токсины и оставляют без внимания те, что функционируют нормально.

В общем, наши теоретические соображения прекрасно оправдались в экспериментах, и сегодня токсикологи по поводу силикса шутят: его токсичность на уровне воды. То есть обычной водой отравиться нельзя. Хотя, конечно, можно утонуть.

После того, как была доказана его нетоксичность, следовало определить круг патологий, при которых силикс может считаться эффективным лекарственным средством. Думаю, об этом скажут наши винницкие коллеги. Единственное, что хочу подчеркнуть, в монолекарственной форме SiO2 далеко не исчерпал себя, несмотря на длительные исследования и большой опыт применения в различных клиниках.

Мы начали исследовать, разрабатывать и испытывать композиционные материалы на основе SiO2. Примечательно, что в присутствии силикса меняется свойство других лекарственных веществ, увеличивается время их действия (пролонгированность), улучшается биодоступность. Это значит, что, уменьшив дозу активного вещества, можно добиться того же терапевтического эффекта.

Поэтому мы приступили к созданию комбинированных препаратов на основе природных веществ, главным образом лекарственных трав. Подошли к этому нетрадиционным путем: создаем композит на основе силикса и высокодиспергированных растений. Таким образом, во-первых, достигается полнота действия, а во-вторых, достигается синергетический эффект. Такие композиты мы назвали фитосилами. Предварительные клинические исследования показали их высокую эффективность. Поскольку спектр действия растений очень широк, можно подбирать нужные композиты в зависимости от патологий.

Важно отметить, что диоксид кремния признан не только как лекарственное средство, но и как биоактивная пищевая добавка, рекомендованная в первую очередь для детей и людей пожилого возраста. Медикам известно, почему при сбалансированном питании пожилого человека ожидаемый терапевтический эффект не наблюдается. Дело в том, что с возрастом меняется усвояемость пищи. А в присутствии силикса тот же продукт становится для человека полезным, так как повышается его биодоступность. Кстати, SiO2 разрешен для детей, даже для новорожденных. Кроме того, он является безвредным консервантом — за счет антимикробного эффекта SiO2 препятствует развитию патогенных микроорганизмов в продуктах питания.

Наночастицы ВДК имеют сферическую поверхность и поэтому абсолютно безопасны.

А.Пентюк: Даже от чрезмерного употребления тех или иных продуктов можно заболеть. И препарат, который мы долгое время исследовали, также имеет рекомендованные дозы. За многолетнюю практику применения силикса не выявлено никаких побочных эффектов даже при передозировке. С этой целью проводились эксперименты на животных, однако дозы, которой можно было бы отравить, найти не удалось.

Препараты, созданные на основе силикса, прошли широкую апробацию в медицинских учреждениях Украины и России. Благодаря комплексу уникальных свойств их относят к числу наиболее перспективных средств лечения ряда заболеваний. Силикс зарекомендовал себя уникальным средством коррекции многих патологических состояний.

Особенно впечатляющие результаты применения силикса получены при патологии, которая сопровождается явлениями эндо— и экзотоксикоза. В частности, даже одноразовый прием препарата при инфекционных и токсических диареях быстро снимает явления токсикоза, диарейный синдром. Поэтому при лечении пищевых отравлений, токсикоинфекций, кишечных инфекций, включая холеру, сальмонеллез и дизентерию, силикс может быть единственным средством терапии либо входить в комплекс лечебных мероприятий.

Уникальное свойство силикса — скорость достижения терапевтического эффекта. При диарейных синдромах эффект достигается практически моментально. В связи с этим директор клиники токсикологии Института им. Склифосовского академик Лужников рекомендует, не ожидая диагностики отравления, сразу же применять этот сорбент. Клинические и экспериментальные исследования (отделение реанимации НИИ скорой помощи им. Склифосовского, Пермского и Уфимского центров лечения острых отравлений) показали, что силикс отличается от всех известных сорбентов более высокой эффективностью.

Особая ценность препаратов на основе силикса в том, что их применение незаменимо при массовых поражениях населения вследствие техногенных и природных катастроф. Как для оказания первой помощи при ранах и травмах, предотвращения эпидемий желудочно-кишечных инфекций, вирусных гепатитов, так и для обработки загрязненной воды.

О.Бондарчук: Как это обычно бывает, клиницисты шли впереди теоретиков, часто получая эффекты, которых не могли объяснить. Механизмы действия этого препарата до сих пор во многом остаются загадкой, и требуется еще большая работа в данном направлении. Тем не менее, для будущей рекламы препарата я предложил бы такой сюжет. На стене висит домашняя аптечка (помните, раньше были ящички со стеклянной дверцей и красным крестиком?). Внезапно она падает, разбивается и остается в доме только флакон с этим сорбентом. Почему только он один? Дома нас преследуют чаще всего две болезни — травма и отравление. Как раз при травме препарат показал великолепные результаты. Он останавливает капиллярное и внутреннее кровотечение, связывает попавшие в полость раны микроорганизмы, блокируя развитие инфекционного процесса. Силикс успешно применяется при гнойно-воспалительных заболеваниях и гнойных осложнениях при травмах. Он прекрасно зарекомендовал себя в хирургии, акушерстве и гинекологии, стоматологии и других областях медицины.

А.Чуйко: В заключение хотел бы отметить, что биомедицинские проблемы поверхности — новое направление в науке. Свидетельством научной новизны проводимых нашими учеными исследований являются публикации в ведущих научных журналах. Благодаря широким международным контактам у нас есть возможность проводить серьезные физико-химические эксперименты в авторитетных зарубежных университетах, где уровень оснащения научных лабораторий значительно выше. Мы имеем договоры с зарубежными партнерами и гранты, которые позволяют нам развиваться. Сейчас готовимся к патентованию наших разработок в ведущих странах мира.

***В Китае был выдан патент на "таблетки долголетия". Понятно, перечень и дозировка ингредиентов, входящих в препарат, хранятся в тайне, однако известно, что один из них — кремний. Известный врач-гомеопат Т.Попова считает: кремний может быть одним из важнейших факторов долголетия.

Примечательно, что к пониманию этого сегодня приближаются и химики, и представители официальной медицины.

Справка: "Нано" происходит от греческого "карлик" и означает 1/100 000 000 000 частицу метра. То есть, разделив один миллиметр на миллион, получим нанометр. Нанотехнология — создание и применение материалов, приборов и систем путем управления материей на уровне нанометровых масштабов.

Источник информации:

(По материалам заседания Клуба "Эврика") /2006