Платина и ее применение в медицине.

Платина и её применение в медицине.

^{Актуальность:}

Платина – благородный металл, который уже давно используется в медицине. В последнее время всё чаще стали применяться также соединения на основе платины, которые используются в комплексной терапии для лечения онкологических заболеваний.

^{Цель работы:}

^{Изучить применение платины и препаратов, созданных на её основе в медицине и фармацевтике.}

^{Задачи:}

^{1.Проанализировать информацию о физических и химических свойствах платины.}

^{2. Сопоставить данные о применении платины в различных областях промышленности и в медицине.}

^{3. Рассмотреть применение платины и её соединений для лечения некоторых заболеваний.}

^{Материалы и методы:}

^{1. Анализ работ, посвященных изучению свойств платины и образуемых ею соединений.}

^{2.Исследование публикаций, в которых рассматривается роль платины в медицине.}

1.Введение.

Платина - тяжелый тугоплавкий металл серебристо-белого цвета. По твердости превосходит золото и серебро. Обозначается символом Pt. Название происходит от испанского слова plata – «cеребро»; platina – уменьшительная форма, буквально «маленькое серебро» или«серебришко».

Платина легко поддается обработке давлением (ковке, прокатке, волочению). Отличается повышенной химической стойкостью: растворяется только в горячей "царской водке", цианистом калии и расплавленных щелочах. В отдельности ни одна из кислот на этот металл не воздействует. Платина не окисляется на воздухе даже при сильном накаливании, а при остывании сохраняет свой естественный цвет.

Платина один из наиболее редких элементов, ее средняя концентрация в земной коре 5• 10^-7 % по массе. Встречается в самородном виде, в виде сплавов и соединений. До XVIII века в Европе платина была неизвестна. В 1748 году испанский математик и мореплаватель А. де Ульоа первым привез на европейский континент образцы самородной платины, найденной в Перу. Итальянский химик Джилиус Скалигер в 1735 году открыл неразложимость платины и таким образом доказал, что она является независимым химическим элементом. Впервые в чистом виде из руд платина была получена английским химиком У. Волластоном в 1803 году.

Самые большие слитки платины– 5918,4 г и 7860,5 г хранятся в Алмазном фонд

2. Свойства и получение платины

Физические свойства платины. 

Кристаллизуется в гранецентрированные кубические решетки. При воздействии на растворы солей восстановителями металл может быть получен в виде “черни”, обладающей высокой дисперсностью.

Платина способна абсорбировать на поверхности некоторые газы, особенно водород и кислород. Склонность к абсорбции значительно возрастает у металла, находящегося в тонкодисперсном и коллоидном состоянии. Сильно поглощает кислород платиновая чернь: 100 объемов кислорода на один объем платиновой черни.

К основным характеристикам платины следует отнести такие:

1. Плотность драгоценного металла при температуре – двадцать градусов по Цельсию достигает 21,45 г/дм3.

2. Платина имеет серовато-белый, блестящий цвет.

3. Радиус атома платины составляет 0,138 нм.

4. Плавится платина при температуре выше 1769 градусов по Цельсию.

5. Температура кипения платины составляет 4590 градусов по Цельсию.

6. Удельная теплоёмкость платины составляет 25,9 Дж.

Химические свойства платины. 

Полноценно реагирует только с горячей «царской водкой»:
3Pt + 4HNO₃ + 18HCl = 3H₂ [PtCl₆] + 4NO + 8H₂O. 

Платина - растворение в горячей царской водке:

Крайне медленно протекает растворение ее в нагретой до определенной температуры серной кислоте и в броме.

При нагревании реагирует со щелочами и пероксидом натрия, галогенами (особенно в присутствии галогенидов щелочных металлов): 
Pt + 2Cl₂ + 2NaCl = Na₂ [PtCl₆].

При нагревании платина реагирует с кислородом с образованием летучих оксидов. Выделены следующие оксиды платины: черный PtO, коричневый PtO₂, красновато-коричневый PtO₃, Pt₂O₃ и Pt₃O₄.

Получение платины

Чистая платина в природе встречается очень редко. Основная форма нахождения ее в руде - это собственные минералы, которых известно около 90. Минерал поликсен содержит 80-88% Pt и 9-10% Fe; купроплатина – 65-73% Pt, 12-17% Fe и 7,7-14% Cu; в никелистую платину входят также железо, медь и никель. Известны природные сплавы платины только с палладием или только с иридием. Есть еще и немногочисленные минералы – соединения платины с серой, мышьяком, сурьмой.

Промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно, если руды содержат платиновые металлы: 
- в коренных собственно месторождениях от 2 - 5 г/т до единиц кг/т; 
- в коренных комплексных - от десятых долей до сотен (изредка тысяч) г/т; 
- в россыпных месторождениях - от десятков мг/м³ до сотен г/м³.
Значительные скопления руды в виде месторождений встречаются очень редко.

Добыча руды ведется открытым и подземным способами. Открытым способом разрабатывается большинство россыпных и часть коренных месторождений. Подземный способ добычи является основным при разработке коренных месторождений; иногда он используется для отработки богатых погребенных россыпей.

После мокрого обогащения руды получают шлих "сырой" - концентрат с 70 - 90% минералов металлов. Такой концентрат отправляется на аффинаж. Обогащение комплексных сульфидных руд осуществляется флотацией с последующей многооперационной пирометаллургической, электрохимической переработкой.

Основная часть месторождений платины (более 90 %) заключена в недрах пяти стран. К ним относятся ЮАР, США, Россия, Зимбабве, Китай.

В 2008 году в мире было добыто 200 тонн платины. Лидерами добычи были: ЮАР — 153,0 тонны, Россия — 25,0 тонн, Канада — 7,2 тонны, Зимбабве — 5,6 тонны, США — 3,7 тонны, Колумбия — 1,7 тонны.

Лидером добычи платины в России является ГМК «Норильский никель». Самые крупные самородки платины, демонстрируемые на выставке Алмазного фонда СССР, весят 5918,4 и 7860,5 грамм.

Разведанные мировые запасы металлов платиновой группы составляют около 80 000 тонн и распределены, в основном, между ЮАР (87,5 %), Россией (8,3 %) и США (2,5 %).

3.Физиологическое действие на организм человека.

Металлическая платина токсического действия на организм человека не оказывает, однако, примеси, содержащиеся в платиновой черни (в первую очередь, теллур), ядовиты и при попадании в желудочно-кишечный тракт возникают: некрозы участков слизистой ЖКТ, зернистая дистрофия гепатоцитов, набухание эпителия извитых канальцев почки, а также “общая интоксикация”.

Изделия из платины, инертного металла, не оказывают негативного влияния на здоровье человек. Однако процесс производства платины опасен для здоровья человека.   Цех по производству платины (Урал)

Комплексные соли платины, находящиеся в воздухе в виде пыли или тумана, вызывают слюноотделение, затрудненное дыхание кашель и чихание, а также воспалительные заболевания кожи. При обследовании рабочих, занятых очисткой платины, из 92 случаев выявлено 52 случая астматического дыхания с одышкой, ощущением сжатия в груди, у трех человек были найдены кожные заболевания в виде покраснения и шелушения кожи с сыпями типа крапивницы на открытых частях тела.

Хлорплатина алюминия вызывала у химиков в лаборатории очистительного завода светобоязнь, насморк, приступы астмы со жгучей болью в груди и крапивницу на предплечьях и шее.

Отмечено, что блондины и рыжие с голубыми глазами и нежной веснушчатой кожей более восприимчивы к действию комплексных солей платины, чем смуглые.

У заболевших появляется повышенная чувствительность даже к слабым растворам солей, тогда как малочувствительные к ним люди не реагируют на них даже в более значительной концентрации при нанесении на кожу. Известны случаи поражения кожи у фотографов от растворов платины, употребляемых в их работе.

Платинозы  - это заболевания различных органов и систем у рабочих платинового производства. Продукты испарения и горения металлов платиновой группы обладают очень высокой сенсибилизирующей активностью в отношении контактирующих с ними людей, в результате чего развивается преимущественно гиперчувствительность замедленного типа: бронхиальная астма, поражение кожи, органа зрения, гипоталамический синдром.   Гипоталамический синдром, развивающийся при вдыхании солей платины .  В основе патогенеза лежат также особые механизмы взаимодействия солей платиноидов со сложными биосистемами организма (преимущественно при респираторном механизме воздействия).

Биологическая активность соединений платины была открыта в 1967 году Розенбергом (Rosenberg) и сотрудниками. При изучении роста E.coli в электрическом поле двух “инертных” платиновых электродов в растворе NH4Cl было обнаружено, что бактерии сильно разрастаются в длину и перестают делиться.  

Действие ципластина на бактерии.

  Последующие микробиологические исследования показали, что за наблюдавшийся Розенбергом эффект отвечает комплекс цис-[Pt(NH₃)2Cl₂. Дальнейшие исследования цисплатина, так позднее назвали этот комплекс, показали исключительно высокую способность останавливать рост клеток как про- так и эукариот.   Ципластин - противораковый препарат из платины.

4. Применение платины.

К основным сферам применения платины относятся:

1. Промышленность и техника.

2. Медицина и стоматология.

3. Ювелирное дело.

4. Монетарная промышленность.

5. Химическая промышленность.

6. Изготовление зеркал.

7. Производство различных изделий из стекла и другие.

Промышленность и техника. Платину в России начали применять в форме легирующей добавки при производстве высокопрочных сталей в первой четверти девятнадцатого века. Сегодня платину активно применяют, в частности, в стоматологии, ювелирном деле и медицине.

В нефтеперерабатывающей отрасли именно при помощи платиновых катализаторов, которые устанавливают на установках каталитического риформинга, получают такие продукты как:

• высокооктановый бензин;

• ароматические углеводороды;

• технический водород.

Платину также применяют при изготовлении специальных зеркал для лазерной техники, при котором используют долговечные электрические контакты и сплавы платины и иридия для радиотехники.

Автомобильная промышленность активно применяет платину при изготовлении специальных автомобильных катализаторов. В этом случае используются уникальные каталитические свойства платины, которые позволяют производить процессы дожигания и обезвреживания выхлопных газов.

Ювелирная промышленность. 

Большинство ювелирных украшений из платины содержат в своём составе девяносто пять процентов чистого драгоценного металла. Несомненным преимуществом ювелирных изделий из платины является минимизация количественных показателей примесей, что позволяет платиновым ювелирным украшения сохранять свой цвет и блеск, и не тускнеть на протяжении большого промежутка времени.

Кольцо из платины

Каждый год доля потребления платины мировой ювелирной промышленностью составляет порядка пятидесяти тонн. До 2001года большая часть платиновых ювелирных украшений потреблялась в Японии, однако начиная с 2001 года  по сей день на долю Китайской Народной Республики приходится порядка пятидесяти процентов мировых продаж ювелирной платины. Основными свойствами платины, которые обуславливают её популярность в ювелирной отрасли, являются:

1. Высокая пластичность.

2. Уникальная долговечность.

3. Высокая плотность.

Монетарная промышленность. 

Платина наряду с золотом и серебром является одним из основных драгоценных металлов, которые выполняют монетарную функцию.

Платиновая монета

Важно отметить, что платину стали использовать в качестве предмета для производства монет на несколько тысячелетий позже золота и серебра. Первыми платиновыми монетами в мире были монеты Российской империи, выпущенные в период с 1828 года по 1845 год. Чеканка платиновых монет в Российской империи была прекращена окончательно в 1846 году. Хотя к этому моменту уровень добычи уральской платины составлял порядка двух тысяч пудов, что тождественно тридцати двум тысячам килограммов. Из этого объёма в монету было перечеканено чуть менее половины – 14669 килограммов. После 1846 года платиновые монеты не вводились в обращение ни в одной стране мира. Современные платиновые монеты являются инвестиционными.

Химическая промышленность. 

Специальные платиновые ёмкости – тигли, используют в химической отрасли при необходимости проведения реакции при нагревании на воздухе. В том случае, если возникает необходимость в проведении высокотемпературного синтеза, при котором необходимо исключить доступ воздуха, используются специальныеплатиновые ампулы, которые фактически являются одноразовой посудой, которая используется для проведения одной химической реакции. Тем не менее, после проведения такой реакции платиновую ампулу можно очистить и переплавить в новую ампулу.

Платину также применяют в качестве материала для термопар. В этом случае платина входит в состав платино-родиевого сплава, из которого изготавливают проводники термопары.

Платина – наилучший катализатор в реакции окисления аммиака до окиси азота, которая применяется в одном из главных процессов производства азотной кислоты.

Платина в данном случае применяется в форме сетки, изготовленной из платиновой проволоки, диаметр которой колеблется в пределах пяти-девяти сотых миллиметров.

Платиновые катализаторы. 

Одной из важнейших и одной из самых фундаментальных сфер применения платины является изготовление катализаторов, которые используются для ускорения ряда важнейших реакций, среди которых:

• гидрирование жиров;

• гидрирование циклических и ароматических углеводородов;

• гидрирование олефинов, альдегидов, ацетилена, кетонов;

• окисление SO₂ в SO₃ в сернокислотном производстве;

• синтез витаминов и отдельных фармацевтических препаратов.

Платина – уникальный драгоценный металл, возможности для инвестирования в который – безграничны. Инвестиции в платину привлекательны в средне- и долгосрочной перспективе, поскольку во многих отраслях промышленности аналогов этому драгоценному металлу не найдено, и его будут активно использовать, что будет, несомненно, провоцировать сокращение запасов этого драгоценного металла в мире и, соответственно, рост его рыночной стоимости.

4. Платина в медицине.

Часть платины идет в медицинскую промышленность. Из платины и ее сплавов изготавливают хирургические инструменты, которые, не окисляясь, стерилизуются в пламени спиртовой горелки.

Сплавы платины с палладием, серебром, медью, цинком, никелем служат отличным материалом для зубных протезов.

Инертность платины к любым соединениям, ее электропроводимость и неаллергенность позволяют активно использовать ее в биомедицине как компонент электростимуляторов, катетеров и другого медицинского оборудования.

Платина входит в состав кардиостимуляторов:

Нейростимулятор имплатируемый, из платины чистоты 999.9

В качестве лекарственного средства ещё в XIX веке применялись различные соли платины. Ее назначали внутрь и снаружи при сифилисе, гонорее, белях, ранениях, эпилепсии по 0,005-0,02г в порошках и пилюлях. Употребляли для припарок и местных ванн. Хлорную платину применяли из расчета 5,0 -1,0 на 3 -50-200 л. воды. Вследствие большой токсичности лечение платиной прекратили.

Определенные платиновые комплексы используются в химиотерапии и показывают хорошую деятельность для замедления роста небольшого количества опухолей. Если говорить о механизме действия лекарств химиотерапии, то их можно разделить на несколько категорий:

• убивающие и останавливающие рост микроорганизмов – антибиотики;

• имеющие различный тип действия – разновидность цитостатиков;

• агенты алкилирующие;

• замедляющие процесс развития опухолей – антиметаболиты;

• сдерживающие и угнетающие клетки рака – антрациклины;

• действующие на основную фазу развития раковых клеток – винкалкалоиды;

• токсические лекарства с разрушающим действием на клеточном уровне – платиновые препараты;

• аналоги синтетических веществ, действующих на фермент ядра клетки – эпиподофиллотоксины.

В определенных химических формах, платина может ингибировать разделение живых клеток. Это свойство используется в медицинских препаратах, которые помогают лечить рак – карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин.

Оксалиплатин – противораковый препарат

Исследования цисплатина показали исключительно высокую способность останавливать рост клеток как про- так и эукариот.   Ципластин - противораковый препарат из платины. Этот комплекс платины в настоящее время широко применяется в медицине как противораковое средство.  

Сегодня платинотерапия стала настоящим спасением для онкобольных. Платиносодержащие препараты (цисплатин и его аналог карбоплатин), подобно алкилирующим агентам, вызывают образование поперечных сшивок цепей ДНК. А так как клетки раковой опухоли делятся намного чаще, чем клетки большинства тканей организма, платиновый препарат оказывает селективное воздействие именно на опухоль, не повреждая основные ткани организма. Побочные действия. Но минусы в лечении есть и здесь. Дело в том, что все быстро растущие или обновляющиеся ткани организма, к сожалению, повреждаются вместе с раковыми: слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы, глаз, эпителий кожи и роговицы, кровь, ткани прилегающие к ранам и т.д. Их клетки, получая то же количество платины и столь же быстро делясь, страдают от терапии так же, как и опухоль. И результатом, помимо «косметических» повреждений кожи и выпадения волос, может быть приобретенный иммунодефицит, изъязвления желудочно-кишечного тракта и ротовой полости, а также трудности с заживлением ран. Хотя медицина обещает, что со временем действующие новые лекарства будут уничтожать только раковые клетки, не влияя на общее состояние здоровья человека, пока такая терапия обходится организму очень и очень дорого. Поэтому вопрос при лечении развитых опухолей перед пациентом обычно ставится так: умереть через несколько месяцев от рака или через пять-шесть лет от последствий его терапии. Третьего, к сожалению, пока не дано. Но если на кону жизнь – выбирать особо не приходится. В общем же, не смотря на все побочные действия, препараты платины все равно считаются наиболее эффективными для лечения рака и самыми широко используемыми (изолированно или в комбинациях) цитостатиками, так как они имеют высокую эффективность подавления роста опухолей, но интенсивные поиски более эффективных и менее токсичных лекарств продолжаются. Новый отечественный противоопухолевый препарат, содержащий комплексы платины, присоединенные к дезоксирибонуклеиновой кислоте, был использован для местного применения при опухолевой язве кожи молочной железы у 12 больных с местно-распространенным и метастатическим раком молочной железы, устойчивым к стандартной терапии. Объективные эффекты в виде полной и частичной регрессии были зарегистрированы у всех больных без каких-либо токсических эффектов, связанных с местным применением исследованного препарата.

5. Заключение.

1.В медицине платину применяют для изготовления инструментов, деталей приборов, протезов, а также различных препаратов. Инертность платины к любым соединениям, ее электропроводимость и неаллергенность позволяют активно использовать ее в биомедицине как компонент электростимуляторов, катетеров и другого медицинского оборудования.

2.В определенных химических формах, платина может ингибировать разделение живых клеток. Это свойство используется в медицинских препаратах, которые помогают лечить рак – карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин.

3. Ученые из разных стран разрабатывают лекарственные средства, позволяющие оказывать помощь больным с онкологическими заболеваниями. Пока еще не создан универсальный пҏепарат, который мог бы вылечить все, или хотя бы большинство форм рака, и вместе с тем быть максимально щадящим к естественной ткани. Однако создание такого лекарства не за горами, а пока существуют уже готовые пҏепараты, которые отчасти могут помогать огромному количеству людей. Часть этих препаратов создана на основе соединений платины.

6.Приложения.

Платин

В какой форме лекарство выпускается – субстанция Кто производит лекарство - ГНИИСКЛС (Россия) Фарм. Группа - Алкилирующие средства, производные платины Состав (из чего производится) - Платин. Международное (интернациональное) наименование – Платин Фармакологическое действие Противоопухолевое средство, алкилирующее соединение. Угнетает лейкопоэз, тромбоцитопоэз и эритропоэз. Вызывает дистрофические изменения эпителиальных клеток извитых канальцев, приводит к образованию очагов кровоизлияний и ретенциозных кист. Поражения почек подобны изменениям, вызываемым др. солями тяжелых металлов. Когда целесообразно применять Злокачественные герминогенные опухоли яичка (тератобластома, эмбриональный рак, семинома, опухоль неоднородного строения), рак яичников, меланома. Когда не стоит применять Гиперчувствительность, терминальная стадия болезни, хроническая почечная недостаточность, лейкопения (ниже 3 тыс./мкл), тромбоцитопения (ниже 120 тыс./мкл), беременность, язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки (в фазе обострения), хроническая сердечная недостаточность. Возможные побочные действия Тошнота, рвота, снижение аппетита, нарушение функции печени/почек, лейкопения, тромбоцитопения, анемия, стоматит, флебит, головная боль, слабость, ототоксичность, нейротоксичность, псевдоаллергические реакции без изменения иммунологических показателей. Взаимодействие с другими препаратами Несовместим с ЛС, оказывающими нефротоксическое или ототоксическое действие (аминогликозиды, цефалоспорины, стрептомицин). Метод применения Внутривенно капельно (40 кап/мин), 80-100 мг/кв.м ежедневно, в течение 4-5 дней. Раствор готовят extempore. Повторный курс лечения проводят с интервалом 3-4 нед., при отсутствии каких-либо проявлений токсичности. Превышение нормы Нет данных. Особые рекомендации по использованию Для купирования тошноты и рвоты во время лечения назначают этаперазин, френолон, метоклопрамид. При явлениях почечной токсичности следует прекратить лечение, а при продолжении химиотерапии Платином после нормализации анализов, в дальнейшем необходимо контролировать эти показатели. Лечение отменяют при числе лейкоцитов ниже 3 тыс./мкл и тромбоцитов - ниже 120 тыс./мкл. В случае отсроченного угнетения кроветворения интервалы между последующими курсами удлиняют до 5-6 нед. Лечение проводят под контролем функции почек (анализ мочи, определение концентрации мочевины, мочевой кислоты, креатинина), печени (активность "печеночных" трансаминаз и ЩФ), числа лейкоцитов, тромбоцитов, эритроцитов в крови. Терапевтические и токсические свойства Платина (в частности, гематотоксичность) могут проявиться не сразу после окончания лечения, а спустя 1-3 нед. Нефротоксичность предупреждается (уменьшается) гипергидратацией и форсированным диурезом.

Групповые аналоги препарата Платин:

Циклофосфан (от 23.00 руб), Эндоксан (от 150.00 руб), Цисплатин-ЛЭНС (от 168.00 руб), Дакарбазин-ЛЭНС (от 216.00 руб), Цисплатин-Тева (от 251.00 руб).