Физико-химические закономерности образования металлокомплексов ионов некоторых s-,d- и f-элементов с гепарином тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ
|
Семенов, Артем Николаевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата химических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Тверь
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2010
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
02.00.04
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи 004614266
Семёнов Артем Николаевич
Физико-химические закономерности образования металлокомплексов ионов некоторых 8-, (1- и {-элементов с гепарином
02.00.04 - Физическая химия
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
ТВЕРЬ 2010
2 5 НО Я 2010
004614266
Работа выполнена на кафедре неорганической и аналитической химии Тверского государственного университета и лаборатории химической термодинамики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Научный руководитель Научный консультант
Официальные оппоненты:
кандидат химических наук, доцент Феофанова Мариана Александровна кандидат химических наук, с.н.с. Николаева Лора Сергеевна
доктор химических наук, профессор Ворончихина Людмила Ивановна
доктор химических наук, профессор Козловский Евгений Викторович
Ведущая организация ГОУ ВПО «Тверской государственный
технический университет»
Защита состоится «25» ноября 2010 г. в 15 час 30 мин на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.263.02 при ГОУ ВПО «Тверской государственный университет»: 170002, г. Тверь, Садовый пер., 35, ауд. 226.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Тверской государственный университет» по адресу: 170100, Тверь, ул. Володарского, 44 А.
С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайте ТвГУ http://university.tversu.ru/aspirants/abstracts.
Автореферат разослан « » еьГЛ-^Ц жъ г.
Ученый секретарь совета
по защите докторских и кандидатских
диссертаций Д 212.263.02 О
А
кандидат химических наук, доцент Феофанова М. А.
Общая характеристика работы
Актуальность исследования
Гепарин - клинически востребованный эндогенный противосвертызающин препарат, по свое й химической природе, относящийся к классу гликозамингликанов, моцомерное звено которого образовано связанными в а-(1—>4) положении остатками Ь-идуроновой кислоты (ИоА) и Б-гликозамина (0-01с1М) - 4-Ь-ИоА28-а-4-0-0!с№,68-а-1. Плазма крови ~ многокомпонентный водный раствор, содержащий, кроме многочисленных эндогенных низко- и высокомолекулярных лигандов, также и широкий спектр ионов металлов: макроионов с концентрациями порядка 1(Г3М (Са2+, Мё2+), ионов биометаллов - микроионов ё-элементов (Си2+, гп2+, Со2+, Ре3+, Мп2+), а также индикаторные количества некоторых ионов лантаноидов. Следует отметить, что процессы комплексообразования ионов микроэлементов и редкоземельных элементов с гепарином должным образом не изучены. Отсутствие оценок логарифмов констант образования соответствующих комплексных форм, определения селективности гепарина по отношению к макро- и микроионам, оценки влияния введения гепарина в кровоток на баланс бионеорганических компонентов плазмы не позволяет однозначно решить ряд задач, связанных прогнозированием влияния гепарина на снижение равновесной концентрации ионов кальция в плазме крови - одного из основных компонентов свертывающего каскада.
Целью данной работы является
Экспериментальное и теоретическое изучение химических равновесий в сложных многокомпонентных системах вида М"+ - гепарин - Н20 (Мл+: Ьп3+, Са2+, Мё2+, Си2+, гп2+, №2+, Со2+, Ее3+, Мп2+).
Задачи работы
1) На основе репрезентативного, активного, планируемого эксперимента (рН-метрическое титрование) в модельных системах, соответствующих по значениям температуры, ионной силе и интервалу изменения компонентов исследуемых растворов параметрам плазы крови провести сравнительный анализ моделей химических равновесий, описывающих протонирование и процессы комплексообразования ионов кальция и магния с высоко- и низкомолекулярным гепарином. Дать рекомендации по применению высоко- и низкомолекулярного гепарина для различных клинических ситуаций;
2) Рассчитать физико-химические модели равновесий в системах Ьп3+ -гепарин - Н20 (Ьп3+: Ьа3\ Рг3+, Ш3+, БпЛ Еи3+, Ос13+, ТЬ3+, Но3+, Тт3+). Ранжировать идентифицированные комплексные формы по устойчивости.
Провести элементный анализ выделенных твердых гепаринатов редкоземельных элементов;
3) Рассчитать физико-химические модели равновесий в системах Мп+ -гепарин - Н20 (Mn+: Cu2+, Zn2+, Ni2+, Со2+, Fe3+, Мп2+). По рассчитанным оценкам логарифмов констант образования комплексов определить селективность гепарина по отношению к кону кальция, определяющую влияние гепарина на изменение равновесных концентраций других семи ионов биометаллов. Оценить влияние эффектов комплексообразования ионов микроэлементов с гепарином на баланс основных бионеорганических компонентов плазмы крови. Идентифицировать микроиоиы, по отношению к которым гепарин обладает минимальной селектизностью, и может применяться при патологиях свертывающей системы без нарушения баланса по остальным михроионам.
Методы исследований
Комплексообразовакие в водных растворах, содержащих ионы металлов и гепарин исследованы методом потенциометрического титрования (рН-метрическое титрование). Расчеты моделей химических равновесий и определение соответсвующих констант выполнен с помощью комплекса вычислительных программ AUTOEQUIL {Кирьянов Ю.А., Николаева Л.С. AUTOEQUIL. Свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ. 2008 г. №2008612267). Элементный анализ твердых гепаринатов лантаноидов выполнен на элементном анализаторе CHN Analyzer. Термогравиметрическое исследование проведено на приборе Derivatograph системы Paulik-Paulik-Erdey и термогравиметрическом анализаторе Pyris 1 TGA фирмы Perkin Elmer.
Научная новизна работы
Получена новая информация о процессах протонирования и комплексообразования ионов кальция и магния с высоко- и низкомолекулярным гепарином. Впервые выполнен сравнительный анализ моделей химических равновесий процессов протонирования и комплексообразования ионов кальция и магния с гепарином различных молекулярных масс: показано, что модели протонирования высоко- и низкомолекулярного гепарина идентичны, в то время как модели химических равновесий, описывающие процессы комплексообразования имеют существенное различие. Установлено, что высокомолекулярный гепарин снижает равновесную концентрацию ионов кальция в 1.8 раз больше, чем низкомолекулярный. Следовательно, в условиях тромбоза применение высокомолекулярного гепарина является более предпочтительным.
Впервые в широком интервале рН исследованы металл-ионные равновесия в системах Ln3* - Na,hep - Н20 (Ln3+: La3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+,
Еи3+, ТЬ3+, Но3+, Тш3+). Установлено, что в данных системах
возможно образование как моно- так и билигандных комплексов. Впервые: в твердом виде выделены гепаринаты Ьа3+, Рг3+, Бт3*, Еи3+, Ыъ+, ТЬ3+, Но3*, Тш3+. На основании результатов элементного анализа предложены брутто-формулы выделенных соединений.
Для широкого интервала рН рассчитаны химические равновесия в системах Мп+- ЫаДюр - Н20 (Мп+: Си2+, №2', Со2+, Ре3+, Мп2+). Основываясь на данных об устойчивости комплексов конов макро- и микроэлементов с высокомолекулярным гепарином впервые дана оценка селективности гепарина по отношению к иону конкретного элемента, нулевое значение которой характеризует селективность гепарина по отношению к этому элементу, то есть отсутствие влияния на изменение равновесных концентраций других рассматриваемых ионов семи микроэлементов. Рассчитанная оценка селективности гепарина по отношению к иону кальция характеризует его как неселективный антикоагулянт, изменяющий равновесные концентрации других семи ионов биометаллов.
Практическая ценность работы
По состоянию на сегодняшний день известно ограниченное число работ, посвященных моделированию химических равновесий в системах, содержащих полимерные лиганды и ионы металлов. В этом отношении, новая информация, полученная в настоящем исследовании, представляет несомненный практический интерес.
Установлено, что высокомолекулярный гепарин снижает равновесную концентрацию ионов кальция в 1,8 раз больше, чем низкомолекулярный, что позволяет дать рекомендацию о применении в условиях тромбоза высокомолекулярного гепарина.
Идентифицированные и выделенные комплексы ионов лантаноидовв с высокомолекулярным гепарином (гепаринаты РЗЭ) потенциально могут обладать антикоагулянтными свойствами.
Рассчитанная оценка селективности гепарина по отношению к иону кальция характеризует его как неселективный антикоагулянт плазмы крови, поэтому длительное его применение, особенно в высоких дозировках, способно повлиять на дисбаланс микроэлементов в плазме крови.
Идентифицированы ионы микроэлементов, по отношению к которым гепарин характеризуется минимальной селективностью: Ре3+, Си2+, Мп2+ Комплексы гепарина с этими микроионами могут обладать важными биомедицинскими свойствами (противоанемическими, гепаринаты железа). По введенной формуле оценки эффективности комплексообразования гепарина с ионом конкретного элемента показано, что при применении профилактической и терапевтической дозировок
гепарина наиболее эффективно (практически со 100%-ой эффективностью) он связывает ионы меди, марганца и железа, что позволяет говорить о необходимости дополнительного введения этих микроэлементов в организм во время гепаринотерапии.
Рассчитанные величины логарифмов констант образования металлокомплексов гепарина (особенно комплексов микроэлементов) будут востребованы при создании баз данных экспертных систем, направленных на моделирование бионеорганических равновесий в плазме крови и других биологических жидкостях организма.
Результаты исследования процессов образования металлокомплексов гепарина могут быть использованы на кафедрах неорганической и аналитической и физической химии ГОУ ВПО «Тверской государственный университет», лаборатории химической термодинамики химического факультета МГУ.
Личный вклад автора
Непосредственно автором самостоятельно проведены все эксперименты, а также обработка и анализ результатов исследования.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XI Региональных Каргинских чтениях. Тверь, 2004; XI Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем». Йошкар-Ола, 2004; XV Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2005; XV Менделеевской школе-конференции молодых ученых. Волгоград, 2005; XVI Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2006; XIII Региональных Каргинских чтениях. Тверь, 2006; XIV Региональных Каргинских чтениях. Областная научно-техническая конференция молодых ученых «Физика, химия и новые технологии». Тверь, 2007; на Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2007», Москва, 2007 г; на Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2009», Москва, 2009 г;; XIV Международной Чугаевской конференции по координационной химии. Санкт-Петербург, 2009.; XX Российской молодежной научной конференции «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2010; XVII Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем. Яльчик-2010». Йошкар-Ола, 2010 г.
Реализация результатов
Научные результаты диссертации использованы в учебном процессе при выполнении студентами химико-технологического факультета ГОУ ВПО «Тверской государственный университет» курсовых и выпускных работ. Диссертационное исследование выполнено в рамках проектов ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы»: НК-476П, НК-595П, а также при поддержке фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере: программа «У.М.Н.И.К».
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 10 статей (в том числе 2 статьи в журналах рекомендованных ВАК), 13 тезисов докладов,
Структура и объем работы
Диссертация представлена на 130 страницах, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы, состоящего из 88 библиографических ссылок. Работа содержит48 рисунков, 23 таблицы.
Основное содержание работы
Во «Введении» обоснована а!ггуальность темы диссертации, сформулированы основные цели и задачи диссертационного исследования, положения, выносимые автором на защиту.
В главе «Литературный обзор», приведен обзор научного материала по вопросам структуры, химических свойств, биологической активности и применения гепарина. Приведен критический обзор литературы, посвященной проблеме исследования металле-, молекулярных и интерполиэлектролитных комплексов гепарина. Дан краткий обзор биологических свойств ионов кальция, магния, лантаноидов, а также ионов микроэлементов (Си2+, 1п2+, №2+, Со2+, Реэ+, Мп2+). Изложены основные методы математического л компьютерного моделирования химических равновесий.
В главе «Экспериментальная часть» представлены результаты экспериментального и теоретического изучения химических равновесий в сложных многокомпонентных системах вида Мп+ - Ка^Ьер - ЬЬО (Мп+: Ьп3+, Са2+, М82\ Си2+, №2+, Со2+, Бе3*, Мп2+).
При проведении эксперимента по исследованию кислотно-основных свойств гепарина (рис.1) были использованы образцы препарата двух молекулярных масс: стандартный фармакологический раствор высокомолекулярного гепарина (ВМГ) (12000 Да) в форме тетранатриевой
соли, производства ФГУП «Московский эндокринный завод» -каждый миллилитр такого раствора содержал 5000 ЕД (1 ЕД = 0,0077 мг гепарина) или 38.5 мг соли, а также низкомолекулярный гепарин (НМГ) (4500 Да) марки Logiparin. Усредненная молекулярная масса дисахаридов логипарина
принималась равной 601.42 атомных единиц. Измерения проводили на фоне 0.15 М NaCl и температуре 37°. За термодинамический компонент раствора принимали мономерное звено полимерной макромолекулы и в расчетах фигурировала концентрация этой макромолекулы в растворе, отнесенная к концентрации мономерного звена.
.......ООП»
hep'
41 НЫф'
/ ................•Wiar
распределения ; форм гепарина
Параметры исследуемых растворов допускают применимость модели идеальных ассоциированных растворов при возможном элиминировании как гидратации комплексов, не вносящей значимый вклад в структуру воды и ее активность, так и электростатических взаимодействий ионов, перекрываемых электростатическим потенциалом сильного фонового электролита 0.15 М №01 в соответствии с принципом Брёнстеда о постоянстве ионной среды. Химические равновесия в исследованных системах описывались уравнениями идеальной формы закона действующих масс.
кривая титрования кислого раствора ВМГ стандартным раствором №ОН. а также диаграмма распределения кислотно-основных форм приведены на рис.2 и рис.3. Как в случае ВМГ, так и НМГ, были
СН2 Н .Л—-Он
/ Н \1 .ОН н
Рис.1. Структурная формула мономерного дисахаридного звена гепарина сос-тава 4-L-IdoA2S-a-4-D-GlcNS,6S-a-l
х ,
Рис.2. Кривая титрования ВМГ
Рис.3. Диаграмма кислотно-основных
получены аналогичные модели протонирования, содержащие только одну протонированную форму НЬер"' или Н1Ьер3 соответствующую протонированию карбоксильной группы а-Ь-идуронового фрагмента мономерного звена гепарина. Оценки констант протонирования /?Нь приведены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты титрования водных растворов высокомолекулярного гепарина (ВМГ) и логипарина при 37°С в присутствии
0.15МЫаС1
Тип гепарина Форма Число точек Уо2 1£рнь Литературные данные
ВМГ НЬер3" 102 0.2 3.79±0.0б 3.62'
логипарин НШер3" | 47 0.2 1 3.87±0.06 -
Результаты, полученные при исследовании этой подсистемы, использовали в дальнейшем и фиксировали в компонентных матрицах систем
иерархически более высокого уровня сложности.
Для проведения сравнительного анализа моделей комлексо-образования ионов кальция и магния с ВМГ и НМГ титровали растворы с различным мольным М:Ь, равным 1:1, 2:1 и 1:2. На рис.4 приведены кривые титрования систем М2+-НМГ-ИаС1 (М2 : Са2+, Мр2+). Гепарин может
существовать в виде комплекса, включающего кроме иона кальция ион натрия (ЛаЬеШеш ДА.). В математическую модель
химических равновесий был введен еще один базисный компонент -Иа+. Комплексы гепарина с ионами магния и натрия не идентифицированы. При проведении расчетов, значения величин десятичных логарифмов констант протонирования для ВМГ и НМГ, рассчитанные нами ранее, включались в соответствующие модели в качестве фиксированных величин. В таблице 2 приведены значимые комплексные формы логипарина с ионами Са2+ и М§2+ и соответствующие им логарифмы констант образования.
Рис.4. Кривые рН-метрического титрования водных растворов логипарин (ЩЬ) - М2+ (М2+ = Са2+ (1), М82+ (2) ) на фоне 0.15 М N301 при 1=37°С. Точки - эксперимент, линии - расчет. Нанесена каждая третья точка
1 Соответствует величине десятичного яогррпфма константы протонирования а-Ь-идуроновой кислоты.
Таблица 2. База данных комплексных форм ионов М2+ (Mg2+, Са2+) с логипарином (ГЦШер) в водном растворе при 37°С в присутствии 0.15М NaCl. Базис Н\ Hep4", М2\ Na*__
м2+ C°L,M С°м, м Форма Igp
Са2+ 1.1610"3 1.00-Ю-3 Calhep2' CaOHlhep3" NaCaHlhep24" 2.64±0.11 -7.12±0.07 10.91±0.11
Са2+ 1.16-103 5.00-Ю"4 Calhep2" CaOHlhep3' NaCaHlhep/' 2,64±0.11 -7.12±0.07 10.91±0.11
Mg2+ 1.1610"3 1.18-10"3 NaMglhep" MgOHlhep3' NaMgHlhep24~ 3.82±011 -7.02±0.07 11.3ШШ
Mg2+ 1.16-10'3 5.92-10"4 NaMglhep" MgOHlhep3" NaMgHlhep24" 3.82±011 -7.02±0.07 11.31±0.11
Интересно сопоставить величины десятичных логарифмов констант образования однотипных комплексных форм ионов кальция и магния с высоко- и низкомолекуляриым гепарином. Данные для сравнения приведены в таблице 3.
Таблица 3. Константы образования комплексных форм ионов
Ca2+) с ВМГ и НМГ (логипарин) при 37°С на фоне 0.151 VI NaCl
М2+ Форма Вид гепарина Igp
Са2+ NaCahep' ВМГ 4.70±0.10
Calhep2" Логипарин 2.64±0.11
CaHliep" ВМГ 7.6±0.21
CaOHhep3" CaOHlhep3" ВМГ Логипарин -6.12±0.11 -7.12±0.07
CaHhep/' ВМГ 12.60±0.10
NaCaHlhep24' Логипарин 10.91±0.11
Mg2+ Mghep2" ВМГ 2.9±0.1
NaMglhep2" Логипарин 3.82±0.11
MgOHhep3' MgOHlhep3" ВМГ Логипарин -6.60±0.07 -7.02±0.07
MgHliepz5" ВМГ 11.00±0.10
NaMgHlhep24" Логипарин 11.3ШШ
Ш данных таблиц 2 и 3 видно, что комплекс ЫаСаНер" характеризуется константой образования 1вРсаМанер = 4.70, в 1.8 раза превышающей константу образования ^рсаиир = 2.64 комплекса СаШер2". Сравнительную характеристику влияния комплексов Са2+ с двумя типами
гепарина на снижение концентрации свободного иона Са2+ можно получить, приведя кривые распределения содержания свободного иона Са2+, полученные по моделям химических равновесий растворов Са2+-
Зависимости, приведенные на рис.5, наглядно демонстрируют, что во всей области титрования комплексные формы Са2+ с ВМГ значительно эффективнее снижают равновесную концентрацию иона Са2+, участника всех этапов процесса свертывания крови, чем комплексные формы Са2+ с логипа-рином (НМГ).
Объяснить идентичность
" Н—'—I—■—I—1—I '—I ■—i полученных моделей протони-рн рования ВМГ и НМГ и различие
Рис.5. Диаграмма распределения моделей комплексо-образования содержания ионов Са2+ в водном ионов М2+ с ВМГ и НМГ можно на растворе с гепарином (HtHep) в основе рассмотрения координации-зависимости от рН раствора в онных связей образующихся присутствии NaCl при t=37°C, молекулярных форм. Образование CNaci=0-15M. 1 - логипарин; 2 - формы Hhep3" связано с протони-ВМГ рованием карбоксилатной группы
СОО~ остатка a-L-идуроновой кислоты в мономерном звене гепарина. Разбиение полисахаридных цепочек ВМГ на более короткие в процессе получения НМГ не должно их сродство к протону, что и объясняет совпадение моделей протонирования ВМГ и НМГ.
Ионы же Са2+ координируются с карбоксилатной группой и аминосульфоновой группой D-глюкозамина. При расщеплении ВМГ для получения НМГ Гепариназой I разрушается a-гликозидная связь между моносахаридами, и рассматриваемые карбоксилатная и аминосульфоновая группы оказываются принадлежащими разным полисахаридным цепочкам, что должно значительно снизить вероятность их взаимодействия с одним ионом Са2+. Поэтому число ионов Са2+, присоединенных к НМГ, должно уменьшиться по сравнению с ВМГ, а количество свободных ионов Са2+ должно возрасти, что и иллюстрируют модели комплексообразования Са2+ с ВМГ и НМГ.
Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что в дальнейшем активность следует сосредоточить на взаимодействиях ионов металлов именно с высокомолекулярным гепарином, как наиболее эффективным лигандом.
НМГ-Na4" и Са -ВМГ-Иа+ (рис.5).
и
Исследование процессов комплексообразования ионов лантаноидов с ВМГ начали с исследования химических равновесий в составляющих подсистемах состава 1л13+-Н20 на фоне 0.15 N301 и температуре 37°С для уточнения сведений об устойчивости гидроксокомплексов лантаноидов при этих условиях. В качестве примера на рис.6 приведена кривая титрования и диаграмма распределения комплексных форм для системы Ьа3+-Н20.
0}:з4;б7а I 4 б я <о
V N»01!, ип рН
Рис. 6. Кривая титрования системы Ьа3+-Н20 (Сьз+=9.30-10-4 М, Сна = 0.005 М. С №ОН=0.1311 М) и диаграмма распределения комплексных форм в системе. Температура 37°С, фоновый электролит 0.15 М ЫаС1. На кривой титрования точки - эксперимент, линия - расчет
Моделируя химические равновесия в разбавленных водных растворах хлоридов необходимо учитывать, что при достижении определенной величины рН, называемой рН осаждения, гомогенность системы нарушается. Оценка величин логарифмов констант образования гидроксокомплексов ионов лантаноидов во всем интервале рН не корректна. При расчете массив рН-метричееких данных минимизировали, руководствуясь следующим соображением: массив данных наращивается до появления опалесценции титруемого раствора, обусловленной образованием нерастворимой твердой фазы Ьп(ОН)3. Также, на каждом шаге расчета происходит применение критерия гомогенности системы:
[1п3+]-[ОН-]3<ПРМон)з. В таблице 4 приведен итоговый банк данных по величинам логарифмов констант образования гидроксокомплексов ионов лантаноидов, рассчитанных нами при следующих условиях эксперимента: температура 37°С и ионная сила 0.15 МаС1.
Таблица 4. Логарифмы констант образования гидроксокомплексов Ьп3+ (1л13+: 1а3\ Рг3+, Ш3+, Бт3', Еи3+, вс13+, Но3+, Тт3"). Г=0.15 ШС1, I = 37°С. Термодина-мический базис Н+, Ьп3+__
Форма
ЬаОН2+ -8.41±0.11
Ьа(ОН)3 -26.33±0.42
РгОН2+ -8.05±0.04
Рг(ОН)3 -24.01±0.25
КсЮН"+ -7.52±0.11
Ш(ОН)3 -22.97±0.11
8шОН2+ -6.98±0.05
8ш(ОН)з -22.38±0.92
ЕиОН2+ -6.89±0.02
Еи(ОН)3 -22.62±0.07
СсЮН"+ -7.29±0.05
й(1(ОН)з -21.88±0.05
ТЬ(ОН)2+ -13.59±0.21
ТЬ(ОН)з -21.13±0.08
НоОН^ -7.20±0.12
Но(ОН)з -21.43±0.2б
ТтОН2+ -8.41±0.13
Тт(ОН)з -20.85±0.0б
-т-г-;-1-,-,-1-' 1---1-1-1-1-'-}--
О.К 0,и 0^0 0,93 0,96 0^3 цсо ¡¿1
1*,ка"
Рис. 6. Зависимость величин логарифмов констант образования гидроксокомплексов ионов Ьп от обратной величины ионного радиуса центрального иона. Форма ЬпОН2+ для системы ТЪ3+-Н20 не определена
На рис.6 приведена экспериментально полученная зависимость величин логарифмов констант образования гидроксокомплексов ионов Ьп
от обратной величины ионного радиуса центрального иона. Второй этап эксперимента предполагал расчет химических равновесий в системах вида Ьп3+-№411ер-Н20. В моделях равновесий помимо величины логарифма константы протонирования гепарина, фиксировали также логарифмы констант образования соответствующих гидроксокомплексов ионов Ьп3+, рассчитанные нами при моделировании равновесий в составляющих подсистемах вида Ьп3+-Н20.
В качестве примера на рис.7 приведена кривая титрования и
диаграммма распределения комплексных форм для системы Ьа3+- Ыа4Ьер -Н20.
В таблице 5 приведена итоговая база данных по составу и величинам логарифмов констант образования комп-распределения комплексных форм в системе, лексов ионов ланта-Температура 37°С, фоновый электролит 0.15 М ноидов с гепарином. ИаСК На кривой титрования точки - эксперимент, линия - расчет
Таблица 5. Логарифмы констант образования гепаринатов Ln3+ (Ln3+: Sm3+, Eu3+, Gd3+, Ho , Tm3+). 1=0.15 NaCl, t = 37°C. Термодинамический базис H+, Hep4', Ln3+._____
Ln3+ LnHhep24' Lnhep" LnOHhep2" Ln(OH)2hep3'
LaJ+ 12.53±0.14 4.77±0.11 - -12.21±0.11
Pr3+ 14.78±0.19 6.11±0.14 - -9.72±0.14
Ndj" 14.28±0.11 5.78±0.07 -1.84±0.08 -9.56±0.08
Sm3+ - 5.19±0.06 -2.36±0.11 -9.57±0.06
Eu3+ - 4.92±0.08 -2.63±0.19 -9.19±0.07
Gd3+ - 5.38±0.04 -2.18±0.05 -9.39±0.03
Tb3+ - 5.91±0.06 - -8.11±0.08
Ho3+ - 5.09±0.07 -2.01±0.11 -8.73±0.05
Tm3+ 13.12±0.14 5.45±0.08 - -8.44±0.06
Рис. 7. Кривая титрования системы La3+-Na4Hep-Н20 (СНер=1.16-10-3 М, Сш+=9.30'10"4 М, CHCi = 0.005 М. С NaOH=0.1316 М) и диаграмма
1лНср
м* т
** и» иа
Как видно из данных таблицы 5, для всех рассмотренных систем характерно образование однотипного набора комплексных форм, устойчивость которых, однако, изменяется. Диаграмма распределения комплексных форм, приведенная на рис.7 показывает, что вплоть до
нейтральной величины рН в рассмотренных системах доминируют средние гепари-наты, далее, по мере зашела-чивания раствора, процессы гидролиза усиливаются, что приводит к образованию сме-шаннолигандных гидроксо-комплексов. На рис.8 приведена графическая зависимость величин десятичных логарифмов констант образования средних гепаринатов и дигидроксогепаринатов исследованных ионов РЗЭ. Логарифмы констант образования средних гепаринатов празеодима, неодима и тербия имеют сопоставимые значения. Для дигидроксогепаринатов РЗЭ наблюдается монотонный рост величин логарифмов констант образования комплексов, что может указывать на преимущественно ионный тип связи М-1_. Зависимость устойчивости средних гепаринатов РЗЭ имеет Б-образный характер, искажаясь, однако, в случае ионов тербия и гадолиния. Результаты элементного анализа выделенных из растворов комплексов ионов Ьп3+ с ВМГ приведены в таблице 6.
Рис. 8. Графическая зависимость величин десятичных логарифмов констант образования средних гепаринатов и дигидроксогепаринатов исследованных ионов РЗЭ от величины обратного ионного радиуса центрального иона
Форма С(%) Н(%) N (%)
найдено вычислено найдено вычислено найдено вычислено найдено вычислено
ЩЬа11ер]-5Н20 15.60 17.09 4.08 3.68 1.20 1.66 12.23 16.47
№[Р)1)ер]-7Н20 15.90 16.10 3.99 3.64 2.02 1.63 14.10 16.43
№[ЖЬер]-8Н20 15.20 15.96 3.20 3.68 1.86 1.55 11.33 15.98
№[5гппер]-4Н20 16.80 17.09 2.50 3.01 1.20 1.67 17.12 17.97
Ка[Е1Йер]-9Н20 15.00 15.52 3.20 3.80 1.10 1.51 11.79 16.37
Ма[0(Шер]-8Н20 16.70 16.72 2.20 3.16 1.80 1.63 18.00 18.25
Ыа[ТЬЬер]-5Н20 17.60 17.79 | 4.08 3.33 2.08 1.60 17.87 18.11
№[НоЬер]-8НгО 15.20 15.61 ( 3.55 3.60 1.35 1.52 16.92 17.86
№[ТтЬер]-5Н20 16.20 16.50 | 2.80 3.12 1.10 1.60 15.84 19.34
При исследовании процессов комплексообразсвания ионов Си2+, Zn2+, Ni2 ", Со2+, Fe3+, Mn f исходили из того, что в образующихся гепарииатах отношение количеств веществ ионов металла и лиганда вряд ли будет отличным от 1:1 по следующим причинам: имеющиеся в литературе сведения указывают именно на это отношение компонентов -даже и в случае взаимодействия с трехзарядными катионами; при титровании систем, содержащих двукратный избыток ионов металла по отношению к лиганду, наблюдали выпадение нежелательных осадков гидроокисей. Кривые титрования двойных систем состава Mn+- Na4hep -Н20 (Mn+: Cu2+, Zn2+, №2\ Co2+, Fe3+, Мп2+) представлены на рис.8 - рис.10.
а «-
Рис.8. Внешний вид кривых титрования исследуемых систем: / -Н^ер; 2 - Н4Ьер - Си2+; 3 - И4Ьер -2п2+.Температура 37°С, ионная сила 0.15 КаС1. Точки - эксперимент, линии - расчет
Рис.10. Внешний вид кривых титрования исследуемых систем: / -Н^ер; 2. - Н^Ьер - Мп2+; 3 - Н4Иер -Бе3* .Температура 37°С, ионная сила 0.15 ИаС1. Точки - эксперимент, линии - расчет
Рис. 9. Внешний вид кривых титрования исследуемых систем: 1 • Н4Ьер; 2 - Н4Ьер - Со2+; 3 - Н^ер -№2+. Температура 37°С, ионная сила 0.154ЬтаС1. Точки - эксперимент, линии - расчет
Для систем, содержащих ионы Си2+, №2+, Со2+, ¥е3+, Мп2+, гомогенность сохраняется во всем рабочем интервале рН,
следовательно, ограничений при применении метода математического моделирования нет. В случае системы 2п2+-Ка4Ьер-НгО гомогенность раствора нарушалась при достижении критической величины рН. Следует отметить, что область рН>8 для нас не информативна, тогда как область рН стабильности плазмы крови, имеет больший практический интерес.
По результатам моделирования химических равновесий в системах М^-Ыа^ер - Н20 (Мп+: Си2+, 2п2+, №2+, Со2+, Ре3+, Мп2+) был идентифицирован однотипный набор комплексных форм, включающих гепарин: МеЬер2', МеОНЬер3" и Ме(ОН)2Ьер4". В таблице 7 приведена итоговая база данных по логарифмам констант образования комплексов ионов микроэлементов с высокомолекулярным гепарином.
Таблица 7. Итоговая база данных по логарифмам констант образования комплексов ионов микроэлементов с высокомолекулярным гепарином. I = 0.15 NaCl, t = 37°С. Термодинамический базис ОН", Hep4', Меп+
мп+ Mhep""4 MOHhep"'5 M(OH):hep,b6 i
Си2+ 7.79±0.17 14.99±0.10 21.44±0.11
Zn2+ 2.94±0.35 9.58*0.20 )4.S7±0.17
Ni2+ 3.86±0.21 8.35±0.21 -
Сог+ 4.04±0.11 9.27±0.10 12.95±0.11
Fe3+ 17.45±0.19 27.10±0.I6 -
Mn2+ 8.03±0.18 13.63±0.18 -
Для подтверждения результатов моделирования нами были выделены твердые гепаринаты микроэлементов. Результаты определения содержания ионов металлов в выделенных образцах приведены в таблице 8.
Таблица 8. Результаты определения содержания металла в выделенных образцах комплексов_____
Комплекс Содержание металла, % найдено/вычислено
NaJCuhep]-2HO 8.20/8.90
Na4[Cuhep(OH)?] 8.82 /' 8.39
Na20iihep]-2H2O 7.86 / 8.26
Na2[CcHep]-2HO 7.18/8.26
Na2 [Feh ep(OH)] • HO 7.88/ 7.96
Na2 [Mnhep]-2H20 7.10/7.74
Оценим параметры эффективности и селективности гепарина как эндогенного лигаида для восьми основных макро- и микроионов на основании данных о снижении равновесных концентраций ионов Са2+, М§2+, Си2+, Ъгс\ И!2', Со2+, Ре3+, Мп2+ в модельных системах. Для решения этой задачи была построена математическая модель, включающая 11 компонент и учитывающая 35 возможных равновесий с участием рассматриваемых ионс.в микроэлементов и макромолекулы гепарина. Параметры эффективности и селективности высокомолекулярного гепарина как эндогенного лиганда были оценены для двух концентраций (дозировок), наиболее часто назначаемых при профилактике и лечении тромбозов: 300 ЕД'кг/сут (профилактическая), 800 ЕД/кг/сут (терапевтическая). Кроме того, был рассмотрен случай введения сверхвысокой дозы гепарина, соответствующей 6800 ЕД/кг/сут (см. Таблицу 9). На рис.11 приведены графические зависимости параметров эффективности гепарина для разных ионов макро- и микроэлементов от
В случае применения профилактической и
терапевтической дозировок, наиболее эффективно
гепарин связывает ионы меди, марганца и железа, что позволяет говорить о необходимости дополнительного введения этих микроэлементов в организм во время гепаринотерапии. Эффективность связывания Рис. 11. Зависимости парзметров ионов кальция лежит в
эффективности гепарина для разных ионов пределах 13-И 6 %; это макро- и микроэлементов от его дозировки достаточно для проявления иона препаратом антикоагулянт-
ных свойств, а также заметного влияния эндогенного лиганда на баланс ионов кальция в организме. Эффективность связывания ионов кобальта, никеля, цинка и магния невелика. Длительное применение низких дозировок гепарина не способно сильно изменить распределение этих четырех ионов микроэлементов в плазме. Применение больших дозировок высокомолекулярного гепарина следует считать нецелесообразным, ввиду заметного усиления его влияния на баланс ионов макро- и микроэлементов в плазме крови.
десятичного логарифма его концентрации.
1М,са У9.75
99Л 4 95,00 30 40 30 20
300 ЕД/кг/суг Я«0 ЕД/кг/сут
2,4 2,6 2.8 3,0 3,2 3,4 3,6 3.8 4.0
1£С№р
Таблица 9. Параметры эффективности и селективности гепарина для трех различных дозировок препарата
м"* моль/л ЗООЕД/кг/сут (профилактика) 800ЕД/кг/сут (терапия) 6800 ЕД/кг/сут
С0Щ), моль/л аЦМкХ% % 8(1-) моль/л % ,% й(1) с{м.лХ молъ/л % ,%
Са2+ 2.53-10-1 2.2010° 86.96 .13.04 13.26 2.13-Ю-3 84.19 15.81 10.96 1.25-10-3 49.41 50.59 3.72
мё2+ 1.14 )0 3 1.138-Ю-5 99.82 0.18 963.32 1.134-Ю-3 99.47 0.53 328.40 1.05-10 "' 92.11 7.89 24.69
Си2* 1.00-10-6 6.27-Ю"'0 0.063 99.94 1.42 1.6910 ю 0.017 99.98 1.43 9.06-10-'2 9.06-Ю-4 99.99 1.67
Ъх* 3.16-10-5 3.15-10 5 99.68 0.32 541.87 3.11-10-5 98.42 1.58 110.16 2.46-10-3 77.85 22.15 8.74
к;2" 5.16-10-7 5.10-Ю-7 98.84 1.16 149.48 4.9310-7 95.54 4.46 3901 2.93-10-7 56.78 43.22 4.39
Со2+ 1.69-10-8 1.66-Ю-8 98.22 1.78 97.41 1.57-Ю"8 92.89 7.11 24.46 7.60-Ю-9 44.97 55.03 339
Ре3+ 1.78-10 5 2.01-Ю-20 1.13-Ю-'3 =100 1.42 5.35-10-21 3.00-10" =100 1.42 3.00-10-22 1.69-Ю"15 =100 1.67
Мп2+ 7.2410"7 3.45-Ю-9 0.477 99.52 1.43 9.04-Ю-10 0.125 99.88 1.43 2.52-10" 0.003 99.99 1.67
Эффективность: =
Селективность: 5(£) ~
где й(Мк) - содержание свободной формы металла Мк в „ , „,., . „
исследуемой системе; *ге({.Мк)-то же самое в системе эталоне где п - количество ионов биометшыов М, в системе, о{МкШ
Основные выводы
1. Методом математического моделирования химических равновесий данных рН-метрического титрования получена новая инфоруния о процессах протонирования и комплексообразования ионов кёлБция и магния с высоко- и низкомолекулярным гепарином. Впервые выполнен сравнительный анализ моделей химических равновесий процессов протонирования и комплексообразования ионов кальция и магния с гепарином различных молекулярных масс. Результаты экспериментов позволяют говорить об идентичности моделей протонирования цепей высоко- и низкомолекулярного гепарина. В аналогичных условиях (37°С, 1=0.15 КаС1) для системы - низкомолекулярный гепарин (М2+
определены константы образования (^Р) комплексов СаШер2", СаОНШер3", №СаН1Ьер24\ ЫаМ§Шер', Г^ОНШер3" и МаМ§НШер24". Показано, что устойчивость комплексов кальция и магния с высокомолекулярным гепарином выше, чем устойчивость комплексов кальция и магния с низкомолекулярным гепарином.
2. Впервые в широком интервале рН исследованы металл-ионные равновесия в системах Ьп3+ - Ка4Ьер - Н20 (Ьп3+: Ьа3+, Рг3+, Ш3+, Бт3*, Еи3+, Сс13+, ТЬ3+, Но3+, Тт3+).
Во всех системах зафиксировано образование сходного набора комплексных форм: ЬпЬер", Ьп(ОН2)Ьер3' и ЬпНЬер24", для которых определены логарифмы констант образования. Выделены и проанализированы твердые гепаринаты ионов лантаноидов. На основании данных элементного анализа предложены брутто-формулы выделенных соединений.
3. В широком интервале рН исследованы химические равновесия в системах Мп+- №4Ьер - Н20 (Мп+: Си2+, Ъп \ №2+, Со2+, Ре3+, Мп2+). Показано, что в указанных системах в зависимости от рН доминируют либо средние гепаринаты, либо продукты их гидролиза - моно- и ди-гидроксогепаринаты. Выделены и проанализированы твердые комплексы ионов Си2+, №2+, Со2+, Ре3+, Мп2+ с высокомолекулярным гепарином. На основании данных элементного анализа предложены их брутто-формулы. По результатам, полученным методом математического моделирования химических равновесий одиннадцатикомпонентной системы, рассчитанная оценка селективности гепарина по отношению к иону кальция характеризует его как неселективный антикоагулянт плазмы крови,влияющий на изменение равновесных концентраций ионов остальных микроэлементов. Поэтому длительное его применение, особенно в высоких дозировках, способно повлиять на дисбаланс микроэлементов в плазме крови.
4. Идентифицированы ионы микроэлементов, по отношению к которым гепарин характеризуется минимальной селективностью: Ре3 , Си2+, Мп2+.
Определена 100%-ая эффективность связывания ионов меди, марганца и железа при применении профилактической и терапевтической дозировок гепарина, что позволяет говорить о необходимости дополнительного введения этих микроэлементов в организм во время гепаринотерапии для предотвращения дисбаланса этих ионов в плазме крови.
Список работ, в которых опубликованы основные положения диссертации
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК
1. Семенов, А.Н. Сравнительный анализ процессов комплексообразования ионов магния и кальция с низкомолекулярным и нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов, JI.C. Николаева, М.Н. Мамонтов, JI.A. Ляпина, В.Е. Пасторова, М.А. Феофанова // Журн. Неорг. Хим. - 2007, Т. 52, №4, с. 706-712.
2. Николаева, JI.C. Расчет химических равновесий в системах Tb(N03)3 -Н20, Tb(N03)3- гепарин - Н20, СаС12 - Tb(N03)3 - гепарин - Н20 среде физиологического раствора / Л.С. Николаева, А.Н. Семенов, М.Н. Мамонтов, H.A. Добрынина, М.А. Феофанова // Журн. Неорг. Хим. -2008, Т. 53, №5, с. 890-896.
Другие публикации по теме диссертации
1. Семенов, А.Н. Кислотно-основные свойства нефракционированного и фракционированного гепарина / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2005, №8, с. 153 - 156.
2. Семенов, А.Н. Комплексообразование нефракционированного гепарина с ионами некоторых редкоземельных элементов / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2005, №8. с. 174-179.
3. Феофанова, М.А. Новый перспективный антикоагулянтный препарат на основе комплекса тербия с гепарином / М.А. Феофанова, Г.И. Андреева, А.Н. Семенов, Н.В. Баранова, Н.И. Рыжкова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Биология и экология» - 2008, №7, с. 76 - 78.
4. Семенов, А.Н. Синтез и исследование твердого гепарината тербия / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2008. №8, с. 82 - 87.
5. Семенов, А.Н. Взаимодействие гепарина с катионами меди и цинка / А.Н. Семенов, Ю.В. Францева, М.А. Феофанова // Физико-химия полимеров. Сб. науч. тр. - 2009, Вып. 15, с. 116 - 122.
6. Францева, Ю.В. Хелатные комплексы гепарина с биометаллами (медь, цинк) / Ю.В. Францева, М.А. Феофанова, А.Н. Семенов // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Биология и экология» - 2009, №18, с. 81-90.
7. Кузьмина, С.И. Взаимодействие высокомолекулярного гепарина с катионами La (III), Pr (III), Nd (III) / С.И. Кузьмина, A.H. Семенов, M.A. Феофанова, Ю.В. Францева, C.C. Шафранович // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2008, №8, с. 29 - 34.
8. Гуманюк, A.B. Комгшексообразование высокомолекулярного гепарина с ионами кобальта (II) и никеля (II) / A.B. Гуманюк, Т.В. Трофимова, Ю.В. Францева, А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Физико-хкмия полимеров. Сб. науч. тр. -2010, Вып. 16, с. 231 -236.
9. Карпухин, JI.E. Исследование комплексообразования гепарина с некоторыми металлами / JI.E. Карпухин, Т.Н. Долгова, А.Н. Семенов // XI Региональные Кгргннскиг чтения. Тез. докл. Обл. науч.-техн. конф. молодых ученых «Химия, технология и экология». Тверь, 2004, с. 28.
Ю.Карпухин, Л.Е. Исследование комплексообразования гепарина с катионами некоторых металлов / Л.Е. Карпухин, Т.Н. Долгова, А.Н. Семенов, В.Г. Алексеев, М.А. Феофанова, H.A. Добрынина. Л.С. Николаева // Сб. тезисов докладов и сообщений XI Всеросс. конф. «Структура и динамика молекулярных систем». Йошкар-Ола, 2004, с. 234.
11. Долгова, Т.Н. Комплексообразование гепарина с ионами биометаллов и редкоземельных элементов I Т.Н. Долгова, А.Н. Семенов // Тез. докл. XV Росс. Молодежной науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2005, с. 79.
12. Долгова, Т.Н. Исследование комплексообразования гепарина с ионами некоторых биометаллов / Т.Н. Долгова, А.Н. Семенов // Тез. докл. XV Менделеевской школы-конф. молодых ученых. Волгоград, 2005, с. 11.
13. Семенов, А.Н. Комплексообразование ионов кальция и магния с низкомолекулярным и нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов, Л.С. Николаева, М.Н. Мамонтов, М.А. Феофанова // Тез. докл. XV Росс. Молодежной науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2006, с. 240.
14. Семенов, А.Н. Сравнительный анализ процессов комплексообразования кальция и магния с низкомолекулярным и нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов // XIII Региональные Каргинские чтения. Тез. докл. конф. Тверь, 2006, с. 69.
15.Семенов, А.Н. Исследование взаимодействий ионов ТЬ3+ с нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов // XIV региональные каргинские чтения. Областная научно-техническая конференция молодых ученых «Физика, химия и новые технологии». Тверь, 2007, с. 57.
16. Семенов. А.Н. Комплексообразование ионов ТЬ3+ с нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов // Материалы докладов XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев. [Электронный ресурс] — М.: Издательский центр Факультета
журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007. — 1 электрон, опт. диск (CD-ROM); 12 см.
17. Францева, Ю.В. Комплексообразование ионов меди и цинка с высокомолекулярным гепарином / Ю.В. Францева, А.Н. Семенов // Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев, А.И. Андреев. [Электронный ресурс] — М.: МАКС Пресс, 2009. — 1 электрон, опт. диск (CD-ROM); 12 см.
18. Семенов, А.Н. Исследование комплексообразования ионов лантана (III), празеодима (III) и неодима (III) с гепарином методом рН-метрического титрования и математического моделирования / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // XXIV Международная Чугаевская конференция по координационной химии и молодежная конференция-школа «Физико-химические методы в химии координационных соединений». Санкт-Петербург, 2009, с. 595.
19. Семенов, А.Н. Комплексообразование ионов лантаноидов с высокомолекулярным гепарином / А.Н. Семенов // Тез. докл. XX Росс. Молодежной науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2010, с. 106.
20. Семенов, А.Н. Комплексы гепарина с ионами редкоземельных элементов — исследование биологической активности и перспективы применения / А.Н. Семенов // XVII региональные Каргинские чтения. Областная научно-техническая конференция молодых ученых «Физика, химия и новые технологии». Тверь, 2010, с. 77.
21.Францева, Ю.В. Исследование комплексообразования высокомолекулярного гепарина с ионами некоторых микроэлементов / Ю.В, Францева, М.А. Феофанова, А.Н. Семенов // Сб. тезисов докладов и сообщений XVII Всеросс. конф. «Структура и динамика молекулярных систем». Уфа - Казань - Москва - Йошкар-Ола, 2010, с. 207.
Технический редактор А.В. Жильцов Подписано в печать 20.10.2010. Формат 60x84 '/16. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ №427. Тверской государственный университет Редакционно-издательское управление Адрес: Россия, 1*70100, г. Тверь, ул. Желябова, 33. Тел. РИУ: (4822) 35-60-63.
Список сокращений и условных обозначений, использованных в диссертации.
1. Введение.
2. Литературный обзор.
2.1. Гепарин. Общие сведения. Структура мономерного звена.
2.2. Координационные возможности гепарина.
2.3. Молекулярные и интерполиэлектролитные комплексы гепарина.
2.4. Ионы лантаноидов в биосистемах.
2.5. Ионы кальция и магния в биосистемах.
2.6. Биометаллы с!-элементы {Хп, Си, Бе, Со, Мп).
2.6.1. Биологическая роль ионов цинка.'.
2.6.2. Биологическая роль ионов меди.
2.6.3. Биологическая роль ионов железа.
2.6.4. Биологическая роль ионов кобальта, никеля и марганца.
2.7. Метод математического моделирования (МММ) применительно к исследованию сложных равновесий в растворе. Комплекс вычислительных программ АиТОЕСЛЛЬ.
2.7.1. "Прямая" задача равновесий.
2.7.2. "Обратная" задача равновесий.
2.7.3. Описание алгоритма автоматизированного поиска адекватной модели равновесной системы неизвестного молекулярного состава (АиТОЕОШЬ).
2.8. Калибровка стеклянного электрода при рН-метрическом титровании.
3. Экспериментальная часть.
3.1. Кислотно-основные свойства гепарина.
3.2. Сравнительный анализ комплексообразования ионов кальция и магния с высоко- и низкомолекулярным гепарином.
3.3. Комплексообразование ионов редкоземельных элементов с высокомолекулярным гепарином.
3.4. Расчет химических равновесий в системах Men+-Na4Hep-H20 (Меп+: Си2+, Zn2+, Ni2+, Со2+, Fe3+, Mn2+).
3.4.1. Оценка влияния высокомолекулярного гепарина на химические равновесия Men+-Na4Hep-H20 (Men+: Са2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Co2+, Fe3+, Mn2+) в плазме крови на примере модельной системы.
Актуальность темы Гепарин - клинически востребованный эндогенный противосвертывающий препарат, по своей химической природе, относящийся к классу гликозамингликанов, мономерное звено которого образовано связанными в а-( 1—»4) положении остатками L-идуроновой кислоты (IdoА) и D-гликозамина (D-GlcN) - 4-L-IdoA2S-a-4-D-GlcNS,6S-a-l. Плазма крови - многокомпонентный водный раствор, содержащий, кроме многочисленных эндогенных низко- и высокомолекулярных лигандов, также и широкий спектр ионов металлов: макроионов с концентрациями порядка 10'3М (Са2+, Mg2+), ионов биометаллов - микроионов d-элементов (Cu2+, Zn2+, Ni2+, Со2+, Fe3+, Мп2+), а также индикаторные количества некоторых ионов лантаноидов. Следует отметить, что процессы комплексообразования ионов микроэлементов и редкоземельных элементов с гепарином должным образом не изучены. Отсутствие оценок логарифмов констант образования соответствующих комплексных форм не позволяет однозначно решить ряд задач, связанных с оценкой влияния гепарина на снижение равновесной концентрации ионов кальция в плазме крови - одного из основных компонентов свертывающего каскада, определением селективности гепарина по отношению к макро- и микроионам, оценкой влияния введения гепарина в кровоток на баланс бионеорганических компонентов плазмы.
В связи с этим, была сформулирована следующая цель работы: Экспериментальное и теоретическое изучение химических равновесий в сложных многокомпонентных системах вида Меп+ - гепарин - Н20 (Меп+: Ln3+, Са2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Co2+, Fe3+, Mn2+).
Для достижения этой цели были поставлены взаимосвязанные задачи;
1). На основе репрезентативного, активного, планируемого эксперимента (рН-метрическое титрование) в модельных системах, соответствующих по значениям температуры, ионной силе и интервалу изменения компонентов исследуемых растворов параметрам плазы крови провести сравнительный анализ моделей химических равновесий, описывающих протонирование и процессы комплексообразования ионов кальция и магния с высоко- и низкомолекулярным гепарином. Дать рекомендации по применению высоко-и низкомолекулярного гепарина для различных клинических ситуаций;
2). Рассчитать физико-химические модели равновесий в системах Ьп3+ -гепарин - Н20 (Ьп3+: Ьа3+, Рг3+, Ш3+, 8т3+, Еи3+, Ос13+, ТЬ3+, Но3+, Тш3+). Ранжировать идентифицированные комплексные формы по устойчивости. Провести элементный анализ выделенных твердых гепаринатов редкоземельных элементов;
3). Рассчитать физико-химические модели равновесий в системах Мп+ -гепарин - Н20 (Мп+: Си2+, гп2+, №2+, Со2+, Ре3+, Мп2+). По рассчитанным оценкам логарифмов констант образования комплексов определить селективность гепарина по отношению к иону кальция, определяющую влияние гепарина на изменение равновесных концентраций других семи ионов биометаллов. Оценить влияние эффектов комплексообразования ионов микроэлементов с гепарином на баланс основных бионеорганических компонентов плазмы крови. Идентифицировать микроионы, по отношению к которым гепарин обладает минимальной селективностью, и может применяться при патологиях свертывающей системы без нарушения баланса по остальным микроионам.
Результаты исследования процессов образования металлокомплексов гепарина могут быть использованы на кафедрах неорганической и аналитической и физической химии ТвГУ, лаборатории химической термодинамики химического факультета МИУ.
Реализация результатов
Научные результаты диссертации; использованы в учебном процессе при выполнении; студентами- химического! факультета ТвГУ курсовых; ш выпускных работ. Диссертационное' исследование выполнено в рамках проектов ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на: 2009 - 2013 годы»: НК-476П, НК-595П, а также при поддержке фонда, содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере: программа «У.М.Н.И.К».
Апробация результатов работы на конференциях
1. Карпухин, Л.Е. Исследование комплексообразования гепарина с некоторыми металлами7 Л.Е. Карпухин,. Т.Н. Долгова, А.Н. Семенов// XI Региональные Каргинские чтения. Тез:, докл. Обл. науч;-техн. конф. молодых ученых «Химия, технология и экология». Тверь, 2004; с. 28.
2. Карпухин, Л.Е. Исследование комплексообразования гепарина с катионами некоторых металлов / Л.Е. Карпухин, Т.Н; Долгова, А.Н. Семенов, В.Г. Алексеев, М.А. Феофанова, H.A. Добрынина. Л.С. Николаева // Сб. тезисов докладов и сообщений XI Всеросс. конф. «Структура и динамика молекулярных систем». Йошкар-Ола, 2004, с. 234.
3. Долгова, Т.Н. Комплексообразование гепарина с ионами биометаллов и редкоземельных элементов7 Т.Н. Долгова, А.Н. Семенов // Тез. докл. XV Росс. Молодежной науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2005, с. 79:
4. Долгова, Т.Н. Исследование комплексообразования гепарина с ионамишекоторых биометаллов / Т.Н; Долгова, А.Н. Семенов // Тез. докл. XV Менделеевской школы-конф; молодых ученых. Волгоград, .2005, с. 1 Г.
5. Семенов, А.Н. Комплексообразование ионов кальция и- магния с низкомолекулярным и нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов,
JI.C. Николаева; М.Н. Мамонтов, М.А. Феофанова // Тез. докл. XV Росс. Молодежной науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2006, с. 240.
6. Семенов, А.Н. Сравнительный анализ процессов комплексообразования кальция и магния с низкомолекулярным и нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов // XIII Региональные Каргинские чтения. Тез. докл. конф. Тверь, 2006, с. 69.
7. Семенов, А.Н. Исследование взаимодействий ионов ТЬ3+ с нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов // XIV региональные каргинские чтения. Областная научно-техническая конференция молодых ученых «Физика, химия и новые технологии». Тверь, 2007, с. 57. о ]
8. Семенов, А.Н. Комплексообразование ионов Tb с нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов' // Материалы докладов XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев. [Электронный ресурс] — М.: Издательский центр Факультета журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007. — 1 электрон: опт. диск (CD-ROM); 12 см.
9. Францева, Ю.В. Комплексообразование ионов меди и цинка с высокомолекулярным гепарином / Ю.В. Францева, А.Н. Семенов // Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н. Костылев, А.И. Андреев. [Электронный ресурс] — М.: МАКС Пресс, 2009. — 1 электрон, опт. диск (CD-ROM); 12 см.
10. Семенов, А.Н. Исследование комплексообразования ионов лантана (III), празеодима (III) и неодима (III) с гепарином методом рН-метрического1 титрования и математического моделирования / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // XXIV Международная Чугаевская конференция- по координационной химии и молодежная конференция-школа «Физико-химические методы в химии координационных соединений». Санкт-Петербург, 2009, с. 595.
11. Семенов, А.Н. Комплексообразование ионов лантаноидов с высокомолекулярным гепарином / А.Н. Семенов // Тез. докл. XX Росс. Молодежной науч. конф. «Проблемы теоретической и экспериментальной химии». Екатеринбург, 2010, с. 106.
12. Семенов, А.Н. Комплексы гепарина с ионами редкоземельных элементов - исследование биологической активности и перспективы применения / А.Н. Семенов // XVII региональные Каргинские чтения. Областная научно-техническая конференция молодых ученых «Физика, химия и новые технологии». Тверь, 2010, с. 77.
13. Францева, Ю.В. Исследование комплексообразования высокомолекулярного гепарина с ионами некоторых микроэлементов / Ю.В. Францева, М.А. Феофанова, А.Н. Семенов // Сб. тезисов докладов и сообщений XVII Всеросс. конф. «Структура и динамика молекулярных систем». Уфа - Казань - Москва - Йошкар-Ола, 2010, с. 207.
Публикации в журналах, рекомендованных ВАК
1. Семенов, А.Н. Сравнительный анализ процессов комплексообразования ионов магния и кальция с низкомолекулярным и нефракционированным гепарином / А.Н. Семенов, Л.С. Николаева, М.Н. Мамонтов, Л.А. Ляпина, В.Е. Пасторова, М.А. Феофанова // Журн. Неорг. Хим. - 2007, Т. 52, №4, с. 706-712.
2. Николаева, Л.С. Расчет химических равновесий в системах ТЬ(Ж)з)з -Н20, ТЬ(Ж)з)з - гепарин - Н20, СаС12 - ТЬ(КЮ3)3 - гепарин - Н20 среде физиологического раствора / Л.С. Николаева, А.Н. Семенов, М.Н. Мамонтов, Н.А. Добрынина, М.А. Феофанова // Журн. Неорг. Хим. -2008, Т. 53, №5, с. 890-896.
Публикации в других научных журналах
1. Семенов, А.Н. Кислотно-основные свойства нефракционированного и фракционированного гепарина / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2005, №8, с. 153 - 156.
2. Семенов, А.Н. Комплексообразование нефракционированного гепарина с ионами некоторых редкоземельных элементов / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2005, №8. с. 174-179.
3. Феофанова, М.А. Новый перспективный антикоагулянтный препарат на основе комплекса тербия с гепарином / М.А. Феофанова, Г.И. Андреева, А.Н. Семенов, Н.В. Баранова, Н.И. Рыжкова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. •Серия «Биология и экология» - 2008, №7, с. 76 - 78.
4. Семенов, А.Н. Синтез и исследование твердого гепарината тербия / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2008. №8, с. 82 - 87.
5. Семенов, А.Н. Взаимодействие гепарина с катионами меди и цинка / А.Н. Семенов, Ю.В. Францева, М.А. Феофанова // Физико-химия полимеров. Сб. науч. тр. - 2009, Вып. 15, с. 116 - 122.
6. Францева, Ю.В. Хелатные комплексы гепарина с биометаллами (медь, цинк) / Ю.В. Францева, М.А. Феофанова, А.Н. Семенов // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Биология и экология» - 2009, №18, с. 81 - 90.
7. Кузьмина, С.И. Взаимодействие высокомолекулярного гепарина с катионами La (III), Pr (III), Nd (III) / С.И. Кузьмина, А.Н. Семенов, М.А. Феофанова, Ю.В. Францева, С.С. Шафранович // Вестник ТвГУ. Сб. науч. тр. Серия «Химия». - 2008, №8, с. 29 - 34.
8. Гуманюк, A.B. Комплексообразование высокомолекулярного гепарина с ионами кобальта (II) и никеля (II) / A.B. Гуманюк, Т.В. Трофимова, Ю.В. Францева, А.Н. Семенов, М.А. Феофанова // Физико-химия полимеров. Сб. науч. тр.-2010, Вып. 16, с. 231 -236.
4. Заключение Выводы
1. Методом математического- моделирования химических равновесий данных рН-метрического титрования» получена новая информация о процессах протонирования и комплексообразования ионов кальция и магния с высоко- и низкомолекулярным гепарином. Впервые выполнен сравнительный анализ моделей химических равновесий процессов протонирования и комплексообразования ионов кальция и магния с гепарином различных молекулярных масс. Результаты экспериментов позволяют говорить об идентичности моделей протонирования' цепей высоко- и низкомолекулярного гепарина. В аналогичных условиях (37°С, 1=0.15 №С1) для системы М2+ - низкомолекулярный гепарин (М2+ = Са2+, М§2+) определены константы образования (^р) комплексов СаШер2", СаОНШер3", №СаН1Ьер24', NaMglhep^ МвОНШер3' и НаМ§НШер24\ Показано, что устойчивость комплексов кальция и магния с высокомолекулярным гепарином выше, чем устойчивость комплексов кальция и магния с низкомолекулярным гепарином.
2. Впервые в широком интервале рН исследованы металл-ионные равновесия в системах Ьп3+ - Ыа^ер - Н20 <Хп3+: Ьа3+, Рг3+, Ш3+, 8ш3+, Еи3+, Оё3+, ТЬ3+, о I ^ <
Но , Тш ). Во всех системах зафиксировано образование сходного набора комплексных форм: ЬпЬер", Ьп(ОН2)Ьер3 и ЬпНЬер24-, для которых определены логарифмы, констант образования. Выделены и< проанализированы твердые гепаринаты ионов лантаноидов. На' основании данных элементного анализа предложены брутто-формулы выделенных соединений.
3. В широком интервале рН исследованы химические равновесия в системах Мп+- Ыа^ер - Н20 (Мп+: Си2+, Zn2+, Н12+, Со2+, Ре3+, Мп2+). Показано, что в указанных системах в зависимости от рН доминируют либо средние гепаринаты, либо продукты их гидролиза - моно- и дигидроксогепаринаты. Выделены и проанализированы твердые Л | Л i ^ i Л t Л | комплексы ионов Cu , Ni , Со , Fe , Мп с высокомолекулярным гепарином. На основании данных элементного анализа предложены их брутто-формулы. По результатам, полученным методом математического моделирования химических равновесий одиннадцатикомпонентной системы, рассчитанная оценка селективности гепарина по отношению к иону кальция характеризует его как неселективный антикоагулянт плазмы крови,влияющий на изменение равновесных концентраций ионов остальных микроэлементов. Поэтому длительное его применение, особенно в высоких дозировках, способно повлиять на дисбаланс микроэлементов в плазме крови.
4. Идентифицированы ионы микроэлементов, по отношению к которым гепарин характеризуется минимальной селективностью: Fe3+, Cu2+, Mn2+. Определена 100%-ая эффективность связывания ионов меди, марганца и железа при применении профилактической и терапевтической дозировок гепарина, что позволяет говорить о необходимости дополнительного введения этих микроэлементов в организм во время гепаринотерапии для продотвращения дисбаланса этих ионов в плазме крови.
Научная новизна
Получена новая информация о процессах протонирования и комплексообразования ионов кальция ' и магния с высоко- и низкомолекулярным гепарином. Впервые выполнен сравнительный анализ моделей химических равновесий процессов протонирования и комплексообразования ионов кальция и магния с гепарином различных молекулярных масс: показано, что модели протонирования высоко- и низкомолекулярного гепарина идентичны, в то время как модели химических равновесий, описывающие процессы комплексообразования имеют существенное различие. Установлено, что высокомолекулярный гепарин снижает равновесную концентрацию ионов кальция в 1.8 раз больше, чем низкомолекулярный. Следовательно, в условиях тромбоза применение высокомолекулярного гепарина является более предпочтительным.
Впервые в широком интервале рН исследованы металл-ионные равновесия в системах Ьп3+ - №411ер - Н20 (Ьп3+: Ьа3+, Рг3+, Ш3+, 8т3+, Еи3+,
О I Л | т I I вё , ТЬ , Но , Тш ). Установлено, что в данных системах возможно образование как моно- так и билигандных комплексов. Впервые в твердом виде выделены гепаринаты Ьа3+, Рг3+, Ш3+, 8т3+, Еи3+, Ос13+, ТЬ3+, Но3+, Тш3+. На основании результатов элементного анализа предложены брутто-формулы выделенных соединений.
Для широкого интервала рН рассчитаны химические равновесия в системах Мп+- ^Ьер - Н20 (Мп+: Си2+, гп2+, М2+, Со2+, Ре3+, Мп2+). Основываясь на данных об устойчивости комплексов ионов макро- и микроэлементов с высокомолекулярным гепарином впервые дана оценка селективности гепарина по отношению к иону конкретного элемента, нулевое значение которой характеризует селективность гепарина по отношению к этому элементу, то есть отсутствие влияния на изменение равновесных концентраций других рассматриваемых ионов семи микроэлементов. Рассчитанная оценка селективности гепарина по отношению к иону кальция характеризует его как неселективный антикоагулянт, изменяющий равновесные концентрации других семи ионов биометаллов.
Практическая значимость
По состоянию на сегодняшний день известно ограниченное число работ, посвященных моделированию химических равновесий в системах, содержащих полимерные лиганды и ионы металлов. В этом отношении, настоящее исследование представляет несомненный практический интерес.
Идентифицированные и выделенные комплексы ионов лантаноидов и микроэлементов с высокомолекулярным гепарином потенциально могут обладать рядом ценных биомедицинских свойств: антикоагулянтными (гепаринаты РЗЭ) или противоанемическими (гепаринаты микроэлементов).
Высказано предположение о том, что гепарин как эндогенный лиганд плазмы обладает невысокой селективностью, поэтому длительное его применение, особенно в высоких дозировках, способно повлиять на баланс микроэлементов в плазме крови.
Рассчитанные величины логарифмов констант образования металлокомплексов гепарина (особенно с комплексов микроэлементов) будут востребованы при создании баз данных экспертных систем, направленных на моделирование бионеорганических равновесий в плазме крови и других биологических жидкостях организма.
1. Чазов, Е.И. Антикоагулянты и фибринолитические средства / Е.И. Чазов, К.М. Лакин. М.: Медицина. - 1975.
2. Белоусов, Ю.Б. Клиническая фармакология и фармакотерапия. Руководство для врачей / Ю.Б. Белоусов, B.C. Моисеев, В.К. Лепахин. -М.: Универсум. 1993.
3. Marcum, J. The origin of the dispute over the discovery of heparin / J. Marcum // J. Hist. Med. Allied. Sci. 2000, Vol. 55, No 1, p. 37 - 66.
4. Humphries, D.E. Heparin is essential for the storage of specific granule proteases in mast cells / D.E. Humphries, G.W. Wong, D.S. Friend et al. // Nature. 1999, V. 400, № 6746, p. 769 - 772.
5. Кудряшов, Б.А. Биологические проблемы регуляции жидкого состояния крови и ее свертывания / Б.А. Кудряшов. М.: Медицина. - 1975.
6. Ульянов, A.M. Антидиабетогенные и противосвертывающие свойства соединений гепарина с глутаминовой кислотой // A.M. Ульянов, Л.А. Ляпина, В.Е. Пасторова, Т.Ю. Смолина // Изв. РАН. Сер. биол. 2004, № 3, с. 1-4.
7. Ляпина Л.А. Комплекс гепарин-лизин и его противосвертывающие свойства / Л.А. Ляпина, В.Е. Пасторова, Т.Ю. Смолина и др. // Тромбоз, гемостаз и реология. 2004, № 1, с. 37 - 40.
8. Riesenfeld, J. The antithrombin-binding sequence of heparin. Location of essential N-sulfate groups / J. Riesenfeld, L. Thunberg, M. Hook, U. Lindahl // J. Biol. Chem. 1981, Vol. 256; p. 2389 - 2394.
9. Linhardt, RJ. Differential anticoagulant activity of heparin fragments prepared using microbial heparinase / R.J. Linhardt, A. Grant, C.L. Cooney, R. Langer // The Journal of Biol. Chem. 1982, Vol. 257, No. 13, p. 73107313.11
10. Desai, U.R. Molecular weight of low molecular weight heparins by C nuclear magnetic resonance spectroscopy / U.R. Desai, RJ. Linhardt // Carbohydrate Research. 1994, Vol. 255, p. 193-212.
11. Nikos K. Karamanos. Ion-pair high-performance liquid chromatography for determining disaccharide composition in heparin and heparan sulphate / Nikos K. Karamanos // J. of Chromatography A.- 1997, Vol. 765, No.6, p. 169- 179.
12. Rabenstein, D.L. Heparin and heparan sulfate: structure and function / D.L. Rabenstein // Nat. Prod. Rep. 2002, Vol. 19, p. 312 - 331.
13. Rudd, T. R. Site-specific interactions of copper(II) ions with heparin revealed with complementary (SRCD, NMR, FTIR and EPR) spectroscopic techniques / T.R. Rudd, M. A. Skidmore et al. // Carbohydrate Res. 2008, Vol. 343, p. 2184-2193.
14. Grant, D. Evidence from potentiometric titration1 for lack of reversibility inry J ry ,the interaction between heparin and Cu or Ca ions / D. Grant, W.F. Long, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. 1992, Vol. 20, No.4, p. 361.
15. Grant, D. The binding of platinum (II) to heparin / D. Grant, W.F. Long, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. 1996, Vol. 24, No.4, p. 204.
16. Grant, D. Similarity and dissimilarity in aspects of the binding to heparin of Ca2+ and Zn2+ as revealed by potentiometric titration / D. Grant, W.F. Long, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. 1996, Vol. 24, No.2, p. 203.
17. Grant, D. Complexation of Fe2+ ions by heparin / D. Grant, W.F. Long, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. 1992, Vol. 20, No.4, p. 361.
18. Grant, D. Examination of cation-heparin interaction* by potentiometric titration / D. Grant, W.F. Long, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. -1992, Vol. 20, No.2, p. 215.
19. Grant, D. Zn2+-heparin interaction studied by potentiometric titration / D. Grant, W.F.Long, F.B. Williamson // Biochem. J. 1992, Vol. 287, No. 3, p. 849 - 853.
20. Grant, D. A potentiometric titration study of the interaction of heparin with-metal cations / D. Grant, W.F. Long, F.B. Williamson // Biochem. J. 1992, Vol. 285, No.2, p. 477 - 480.
21. Grant, D. Carboxylate symmetric stretching frequencies and optical rotation shifts of heparin-cation complexes / D. Grant, C.F. Moffat, W.F. Long, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. 1991, Vol. 19, No.4, p. 392.
22. Grant, D. Cu -heparin interaction studied by polarimetry / D. Grant, W.F. Long, C.F. Moffat, F.B. Williamson // Biochem J. 1992, Vol. 283, No. 1, p. 243 - 246.1. SJ j
23. Grant, D. A study of Ca~ heparin complex-formation by polarimetry / D. Grant, W.F. Long, C.F. Moffat, F.B. Williamson // Biochem. J-. - 1992, Vol. 282, No. 2, p. 601 -604.
24. Grant, D. Polarimetry of mixtures of Cu(II) ions and chemically modified heparins / D. Grant, W.F. Long, C.F. Moffat, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. 1992, Vol. 20, No.l, p. 2.
25. Grant, D. Polarimetry of mixtures of Cu (II) ions and chemically modified heparins / D. Grant, W.F. Long, C.F. Moffat, F.B. Williamson // Biochem Soc Trans. 1992, Vol. 20, No.l, p. 2.
26. Grant, D. Infrared spectroscopy of chemically modified heparins / D. Grant, W.F. Long, C.F. Moffat, F.B. Williamson // Biochem. J. 1989, Vol. 261, p. 1035- 1038.
27. Grant, D. Infrared spectroscopy of heparin-cation complexes / D. Grant, W.F. Long, F.B.Williamson // Biochem. J. 1987, Vol. 244, p. 143 - 149.
28. Rabenstein, D.L. Multinuclear magnetic resonance studies of the interaction of inorganic cations with heparin / D.L. Rabenstein, J.M. Robert, J. -Peng // Carbohydrate Res. 1995, Vol. 278, p. 239 - 256.
29. Manning, G.S. Limiting laws and counterion condensation in polyelectrolyte solutions. I. Colligative properties /G.S. Manning // The Journal of Chemical Physics. 1969, Vol. 51, No. 3, p. 924 - 933.1. А .
30. Chevalier, F. The heparin Ca interaction: the influence of the O-sulfation pattern on binding / F. Chevalier, R. Lucas, J. Angulo et al. // Carbohydrate Res. - 2004, Vol. 339, p. 972 - 983.
31. Parmar, N. Binding of heparin to alkaline earth and transition metals / N. Parmar, N. Paredes, L.R. Berry, E. Kim , A.K.C. Chan // Journal of Thromb. and Haemost. 2003, Vol. 1, Suppl. 1. Abstract number, p. 1105.
32. Lu, Yu. Novel Hollow Microcapsules Based on Iron-Heparin Complex Multilayers / Lu Yu, Yanguang Gao, Xiuli Yue, Shaoqin Liu, Zhifei Dai // Langmuir. -2008, Vol. 24, No. 23, p. 13723 13729.
33. Grushka, E. The Binding of Си (II) and Zn (II) Ions by Heparin / E. Grushka, A.S. Cohen // Analytical Letters. 1982, Vol. 15, No. 16, p. 1277 - 1288.
34. Rabenstein, D.L. Interaction of Heparin with Two Synthetic Peptides that Neutralize the Anticoagulant Activity of Heparin / D.L. Rabenstein, Wang Jing // Biochemistry. 2006, Vol. 45, No. 51, p. 15740 - 15747.
35. Tae, Giyoong. Formation of a Novel Heparin-Based Hydrogel in the Presence of Heparin-Binding Biomolecules / Tae Giyoong, Kim Yang-Jung, Choi Won-Il et al. // Biomacromolecules. 2007, Vol. 8, p. 1979-1986.
36. Хомутов, A.E. Физиологическая роль гепарина / A.E. Хомутов, Б.Н. Орлов. Горький: Изд-во Горьк. Ун-та. - 1987.
37. Mascotti, D.P. Thermodynamics of Charged Oligopeptide-Heparin Interactions / D.P. Mascotti, T.M. Lohman // Biochemistry. 1995, Vol. 34, No. 9, p. 2908-2915.
38. AI-Ali, A.K. Thermodynamic Parameters Associated with the Binding of Adrenalin and Norephedrine to Heparin / A.K. AI-Ali, J.D. Buchanan, D.M. Power et al. // Int. J. Radiat. Biol. 1983, Vol. 43, No. 4, p. 433 - 444.
39. Fromm, J.R. Pattern and Spacing of Basic Amino Acids in Heparin Binding sites / J.R. Fromm, R.E. Hileman, E.E.O. Caldwell' // Archives of Biochemistry and Biophysics. 1997, Vol. 343, No. 1, p. 92 - 100.
40. Оберган, Т.Ю. Антитромботическая активность комплекса гепарина сд
41. АТФ / Т.Ю. Оберган, JI.A. Ляпина, В.Е. Пасторова // Бюллетень1 125iэкспериментальной биологии и медицины. 2007, Т. 143, №. 3, с. 229s-301.
42. Rabenstein, D.L. Quantitative Characterization of the Binding of Histamine by Heparin / D.L. Rabenstein, P. Bratt, Jie Peng. // Biochemistry. 1998, Vol. 37, No. 40, p. 14121 - 14127.• • 13
43. Mikhailov, D. C-NMR relaxation study of heparin-disaccharide interactions with tripeptides GRG and GKG / D. Mikhailov, K.H. Mayo, A. Pervin et al. // Biochem J. 1996, Vol. 315, p. 447 - 454.
44. Zhenlin, Zhon. A Colorimetric Sensing Ensemble for Heparin / Zhenlin Zhon, E.V. Anslyn // J. Am. Chem. Soc. 2002, Vol. 124, No. 31, p. 9014 -9015.
45. Qingcai, Jiao. A Mathematical Model for Interaction of Spectroscopic Probe with Polysaccharides / Qingcai Jiao, Qian Liu // Spectroscopy Letters. 1998, Vol. 31, No. 7, p. 1353-1365.
46. Qingcai, Jia. Mechanism of Interference and Azur A Response in the Heparin Assay / Qingcai Jiao, Qian Liu // Analytical Letters. 1998, Vol. 31, No. 8, p. 1311 -1323.
47. Qingcai Jiao. Mechanism of Methylene Blue Action and Interference in the Heparin Assay / Qingcai Jiao, Qian Liu // Spectroscopy Letters. 1998, Vol. 31, No. 5, p. 913-924.
48. Qingcai, Jiao. The Interaction of Polysaccharides with a Spectroscopic Probe: the Anion Effect on the Binding site of Heparin / Qingcai Jiao, Qian Liu, Z.L. Liu // Spectroscopy Letters. 2001, Vol. 34, No. 1, p. 25 - 34.
49. Sigel, H. Ternary complexes in solution. XXIII. Influence of alkyl side chains on the stability of binary and ternary copper (Il)-dipeptide complexes / H. Sigel // Inorg. Chem. 1975, Vol. 14, No. 7, p. 1535 - 1540.
50. Fisher, B.D. Ternary complexes in solution. 35. Intramolecular hydrophobic ligand-ligand interactions in mixed ligand complexes containing an aliphatic amino aci / B.D. Fisher, H. Sigel // J. Am. Chem. Soc. 1980, Vol. 102, No. 9, p. 2998-3008.
51. Лакин, К.М. Действие антагонистов кальция на агрегацию тромбоцитов /
52. К.М. Лакин, Е.М. Маневич, А.Г. Муляр и др. // Журн. фармакологии и токсикологии. 1987, №5, с. 78 - 85.
53. Haley, T.J. Pharmacology and toxicology of terbium, and ytterbium chlorides /
54. T.J. Haley, N. Komesu, A.M. Flesher et al. // Toxicol. Appl. Pharmacol. -1963, Vol. 5, p. 427-436.
55. Haley, T.J. Pharmacology and toxicology of praseodymium and neodymiumchlorides / T.J. Haley, N. Komesu, M. Efros et al. // Toxicol. Appl. Pharmacol. 1964, Vol. 8, p. 614 - 620.
56. Haley, T.J. Pharmacology and toxicology of lutetium chloride / T.J. Haley, N.
57. Komesu, M. Efros // J. Pharm. Sci. 1964, Vol. 53, p. 643 - 645.
58. Haley, T.J. Pharmacology and toxicology of europium chloride / T.J. Haley,
59. N. Komesu, G. Colvin // J. Pharm. Sci. 1965, Vol. 54, №4, p.l 186 - 1188.
60. Новикова, Н.В. Сравнительное исследование антикоагулянтнойактивности диметоксифосфатов редкоземельных элементов / Н.В. Новикова, Е.Г. Лобанова, Е.Н. Лебедева и др. // Журн. фармакологии и токсикологии. 1986, №4, с. 32 - 34.
61. Феофанова, М.А. Ионы РЗЭ антагонисты кальция.
62. Комплексообразование Са2+ и Nd3+ с нитрилотриацетат-ионом / М.А. Феофанова, Н.А. Добрынина, Ю.А. Кирьянов и др. // Коорд. химия. -1992, Т.18, Вып. 11-12, с. 1203 1206.
63. Майорова, И.В. Биметаллические глутаминаты / И.В. Майорова, Н.В.
64. Носова, Н.А. Добрынина и др. // Коорд. кимия. 1994, Т.20, №3. с. 168 — 170.
65. Rizk, M. Spectroscopic determination of heparin sodium using Europium (III)as a probe ion / M. Rizk, Y. El-Shabrawy, N.A. Zakhari et al. // Spectroscopy letters. 1995, Vol. 28, №8, p. 1235 - 1249.
66. Hongjian, Wang. Fluorimetric Study of the Interaction between Heparin and Norfloxacin-Terbium Complex and its Application / Hongjian Wang, Yusheng Wang, Chongqiu Jiang. // Analytical Letters. 2005, Vol. 38, Issue. l,p. 167-178.
67. Мецлер, Д. Биохимия: пер. с англ. под ред. Браунштейна А.Е., Гинодмана Л.М., Северина Е.С.: в 5 т.: т 1. / Д. Мецлер. М.: Мир. -1980.
68. Bloom, I.W. Metal ion induced conformational transitions of prothrombin and prothrombin fragment 1 / I.W. Bloom, K.G. Mann // Biochemistry. -1978, Vol. 17, P. 4430 4438.
69. Robertson, P. pH dependence of magnesium ion binding to prothrombin fragment 1 and gamma-carboxyglutamic acid-containing peptides via 25Mg NMR / P. Robertson, R.G. Hiskey R.G., K.A. Kochler K.A. // Biol. Chem. -1978, Vol. 253, P. 5880 5883.
70. Овчинников, Ю. А. Биоорганическая химия / Ю.А. Овчинников. М.: Просвещение. - 1978.
71. Чазов, Е. И. Антикоагулянты и фибринолитические средства / Е.И.
72. Чазов, К.М. Лакин. М.: Медицина. - 1977.
73. Эйхгорн, Г. Неорганическая биохимия. Т. 1 / Г. Эйхгорн. М.: Мир.1978.
74. Чекман, И.С. Магний в медицине / И.С. Чекман, Н.А. Горчакова, С.Л.
75. Николай. Кишинев.: Штиинца. - 1992
76. Хьюз, М. Неорганическая химия биологических процессов / М. Хьюз.1. М.: Мир. 1983.
77. Теппермен, Дж. Физиология обмена веществ и эндокринной системы /
78. Дж. Теппермен, X. Теппермен. -М.: Мир. 1989.
79. Петров, В.Н. Физиология и патология обмена железа / В.Н. Петров. Л.:1982.
80. Россоти, Ф. Определение констант устойчивости и других константравновесия в растворе / Ф. Россоти, X. Россоти. М.: Мир, 1965.
81. Хартли, Ф. Равновесия в растворах / Ф. Хартли, К. Бергес, Р. Олкок. -М.:1. Мир. 1980.
82. Бек, М. Исследование комплексообразования новейшими методами: Пер.с англ. / М. Бек, И. Надьпал М.: Мир. - 1989.
83. Евсеев, A.M. Математическое моделирование химических равновесий /
84. A.M. Евсеев, Л.С. Николаева. -М.: Изд-во Моск. ун-та. 1988.
85. Кирьянов, Ю. А., Николаева Л. С., Евсеев А. М. // Вестник МГУ. Сер. 2
86. Химия. 1991. - Т.32. - №6. - С. 577.
87. Stability Constants Database. Academic Software. Timble, Otley, Yorks. LS212PW, U.K., 1993. 79MTb.
88. Николаева, Л.С. Расчет констант комплексообра-зования для полимерныхлигандов / Л.С. Николаева, Ю.А. Кирьянов // Журн. Физич. Химии. -1997, Т.71, №4, с. 746 748.
89. Яцимирский, К.Б. Химия комплексных соединений редкоземельныхэлементов / К.Б. Яцимирский, Н.А. Костромина и др. Киев: Наукова думка. - 1966.
90. Ferrari, Е. Iron (III) complexing ability of carbohydrate derivatives / E. Ferrari, M, Saladini // J. of Inorg. Biochem. 2004, Vol. 98, p. 1002 - 1008.
91. Martell, A.E. Critical stability constants. V.4: Inorganic complexes / A.E.
92. Martell, R.M. Smith. New-York.: Plenum Press. - 1976.
