ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
Основы ЭПР 6
Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Образование радикалов. 17
ЭПР как метод изучения радикалов в твердотельных углеводородах 26
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 32
Метод облучения и приготовление образцов 32
Параметры экспериментов ЭПР 34
Применения модуля EasySpin для моделирования спектров 35
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 54
Знание стереохимического строения биологически активных веществ представляет большой интерес для понимания их фармакологического действия. Однако встречаются такие вещества, для исследования которых не представляется возможным применение таких классических методов определения пространственной структуры, как методы рентгеноструктурного анализа и спектроскопия ядерного магнитного резонанса. К таким веществам, например, относится ряд сложных твердотельных поликристаллических углеводородов. Проблема заключается в невозможности вырастить монокристалл до размеров, достаточных для монокристальной дифрактометрии. В данной работе рассматривается возможность применения методов спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для определения параметров конформации на примере поликристаллического глюконата кальция (ГК).
Кальций относится к фармакологической группе веществ, которые, наряду с витаминами и другими биологически активными веществами, являются обязательными элементами, обеспечивающими нормальное течение процессов жизнедеятельности организма человека. Недостаток кальция приводит к развитию широкого спектра заболеваний, таких как остеопороз, гипокальциемия, пародонтоз, травматические и патологические переломы, дефекты костных тканей и т.д. Одним из наиболее серьезных из них является остеопороз. Сегодня в России от остеопороза страдают до 33% женщин и до 24% мужчин. По данным ВОЗ, среди неинфекционных заболеваний он занимает четвертое место после болезней сердечно- сосудистой системы, онкологической патологии и сахарного диабета. 40% людей старше 50 лет входят в группу риска по заболеваемости остеопорозом. Известный на сегодняшний день кальция глюконат и лекарственные композиции, содержащие активное вещество кальция глюконат, как и все другие известные в настоящее время препараты кальция, обладают недостаточной терапевтической эффективностью для проведения эффективного лечения заболеваний, обусловленных нарушением обмена кальция в организме [1].
Учеными Ижевского ФТИ УрО РАН совместно с Ижевской государственной медицинской академией впервые в мире была разработана механоактивированная модифицированная нанодисперсная аморфная форма глюконата кальция (МАКГ), которая существенно повышает биоусвояемость и эффективность лечения [1,2]. Авторами было предположено, что уникальная биологическая совместимость и терапевтическая эффективность МАГК может быть связана с изменением стереохимического строения молекулы кальциевой соли глюконовой кислоты, разрывом молекулярных связей [3,4]. Однако истинная причина проявления высокого терапевтического эффекта до сих пор не ясна, что представляет большой научный и практический интерес. При попытке исследования изменений стереохимического строения вызванными механоактивацией выяснилось, что до сих пор отсутствуют точные данные о строении в том числе и исходного глюконата кальция. Это связано с тем, что пока еще никому не удалось вырастить монокристалл ГК до размеров, достаточных для классического метода монокристальной дифрактометрии. Таким образом для понимания причин увеличения терапевтической активности МАКГ, в первую очередь необходимо получить данные о его исходном состоянии. В частности, в данной работе рассматривается возможность использования метода ЭПР для определения конформации глюконата кальция. Так как исходный ГК не имеет ЭПР сигнала, то для получения информации о системе, можно создать в ней искусственные дефекты, для этого в нашей работе мы использовали ионизирующее излучение.
Задачей работы является рассмотрение возможности анализа конформации глюконата кальция в кристаллическом состоянии с использованием анализа параметров сверхтонкого расщепления, получаемых в результате моделирования экспериментальных спектров ЭПР, полученных в Х и Q-диапазонах.
В ходе исследования были изучены образцы таблетированного глюконата кальция, а также чистого лабораторного глюконата кальция. При облучении образцов гамма квантами обнаружены парамагнитные центры устойчивые при комнатной температуре. Экспериментальные спектры от всех облученных образцов описываются четырьмя компонентами, соответствующими парамагнитным центрам на различных атомах углерода в углеродной цепочке глюконата кальция: дублет триплетов, триплет, дублет дублетов, дублет.
Достоверность разложения экспериментальных спектров на предлагаемые компоненты подкрепляется тем, что использованы практически одинаковые параметры компонент в X и Q-диапазонах.
Полученные с помощью моделирования данные можно использовать для расчета торсионных углов, соответствующих константам СТВ, что в свою очередь свидетельствует о возможных конформациях глюконата кальция. Таким образом, при исследовании образцов глюконата кальция были получены точные значения торсионных углов между связью С-Н и осью орбитали неспаренного электрона. Сопоставлено положение парамагнитных центров на различных атомах углерода с компонентами спектра. В результате чего были выявлены 2 возможные конформации молекулы глюконата кальция.
Спектры чистого лабораторного глюконата кальция получились более разрешенными чем спектры таблетированного глюконата кальция, что может быть связано с наличием примесей в таблетированном образце. Однако, полученные торсионные углы отличаются незначительно. Следовательно, можно сделать вывод что наличие эксципиентов в образце не вносит существенного вклада в конформацию глюконата кальция.
