Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Изучение структуры воды на супрамолекулярном уровне для разработки новых методов стандартизации и контроля качества минеральных вод и жидких лекарственных форм

На н/шпах рхкитн и

Успенская Елена Валерьевна

Изучение ».грукгуры водь! на супрамолекулярном уровне для рл(работки новых методов стандартизации и контроля качества минеральных вод н жидких лекарственных форм

15 00.02. — фармацевтическая химия, фармакогнотия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва 2007

003069693

Работа выполнена на кафедре фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета ГОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Сыроешкин Антон Владимирович Официальные оппоненты:

доктор фармацевтических наук, профессор, академик РАО Попков Влацимир Андреевич

док-юр химических наук Нилов Александр Петрович Ведущая организация:

Московский I осударс!венный медико-стоматолотческий универсиге!

Защита диссертации состоится Л5» аиШ- 2007 г. в на заседании диссертационного совета Д 212 203 13 при I ОУ ВПО «Российский университет дружбы народов» но адресу 117198 Москва, ул Миклухо-Маклая, д 8

(.' диссер1ацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу 117198, Москва, ул Миклухо-Маклая, д 6

Автореферат разослан «/¿-£>> СЫ/ьв^Сс^2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук, профессор

/ Лукашова Е В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Структура поды и ночных растворов — предмет многолетних нсслсаовапип Созданы различные теории и разработаны структурные модели воды ксашкрпсталлические теории жидкого состояния, подход Ььрнала структурные дефекты Самойлова, мерцающие кластеры Франка и Вена, гидраты Полинга (Chipman D M ,200S, Finney I ( 2004 Зацепина Г Л , 1998, Colson S D et al, 1994 Kusalik P G et al, 1994, Полинг Л , 1976) Уникальная crpyKiypa молекулы воды как «симметричного двойного донора и акцептора ироюпов» определяет способность молекул ЬЬО к образованию ассоцнатов линейных размеров ю 1нм и временами релаксации 10"'-10"''с (Saykally R Р , 1993, Lm К 1996)

Повпе исследовательские подходы к изучению структуры воды (Фесенко tt и др 1999 Смирнов A H и др, 2004) позволили наблюдать необычные свойства воды которые свидетельствуют о возможности существования в воде гигантских (до 0,1 мм) упорядоченных структур — супрамолскулярных комплексов, названные академиком I ончлруком 13 13 '<i шлшекимн гс1срофа!Нымп кластерами воды» (Гончарук В [5 и др , 200\ 2006)

Тенденция увеличения спроса и предложения лекарственных средств на фармацевтическом рынке способствует развитию фундаментальных научных исследовании по внедрению в фармацию современных методов стандартизация и контроля качества лекарственных средств и минеральных воц Расширение ассортимента лечебных и столовых минеральных вон (в том числе гтелиа иычеипых лля приготовления детского питания) особенности технологий во'юподготовкч условия храпения бутылированных вод — факторы, стимулирующие научные и жолого-1 итненические исследования в области контроля качества воды (Гончарук В В , 200"!)

Исследования показали, что природная вода, обедненная тяжелыми изотопами водорода и кислорода обладает стимулирующим действием на различные биологические объекты и даже лечебными свойствами (Синяк К) ') и др, 2000, Somlyai G et al, 2001) Эти результаты свидетельствую! о способное!и живой клетки реагировать на изменения содержания дейтерия в виде являющеюся компонентом минерального питания П и маков А А и др , 2003, Ъалышев А В и др 2004)

Установлено (Сыроешкин А В, Успенская Ь В, 2005), что н.» упорядочивание гигантских водит [х кластеров влияют такие характеристики, как содержание тяжелой воды D2O, pli ионная сила раствора и рлстроренчые газы Сочетание этих свойств в воде приводит к уникальному распределению пнан^ких годных кластеров и предоставляет возможность определять подлинность водных образцов по размерным спектрам кластеров

Цшь настоящей работт ! — изучение гетерогенности воды на супрамолекулярном уровне для разработки новых методов стандартизации и контроля качества столовых минеральных вод и л.идких лекарственных форм

Для достижения ггой цели были поставлены следующие задами. I Исследовать рашсриые спектры гигантских гетерофазных кластеров (ГТК) воды с помощью лазерного малоуглового измерителя дисперсности

2. Изучить влияние на размерные спектры и интегральны': показатели дисперсности ГТК воды изотопною состава водных образцов, рН, ионнои силы растворенных газов

3. Определить молекулярно-динамические характеристики воды с различным содержанием деитерня с помощью метода рассеяния моноэнергетическич нейтронов и ЯМР-сппиотюго >ха

4 Составить атлас размерных спектров ГГК воды для жидких водных образцов подомных минеральных и искусственно приготовленных питьевых вод. поверхностных пресных морских н дождевых вод

5 Разработать метод экспресс-анализа минеральных вод и гомогенных жидких лекарственных (Ьопм по показателю «подлинность», основанный на дифракции лазерного света

Илучная новизна Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена пространственная тсгеротенность воды Доказано что очищенная в лабораторных условиях высокоомная вода и природная минеральная вода, не содержащая частиц дисперсной фазы нриьтрансгвишо неоднородна состоит из континуальной воды и гигантских гетерофазных водных кластеров Впервые в научных исследованиях гомогенных водных растворов применен мот01 лазерной дифракции для измерения их размерных спектров Установлено, что ра ¡мерные спектры ГГК воды зависят от химического и изотопного состава водного раствооа причем м гранение гетерогенности воды по изотопному составу сопроволцается возрастанием гомогенности по структуре на субмнлл и метровом уровне размеров Выявлено чю среди многообразия вод природных и искусственно приготовленны* можно выделить два тина отличающихся ко >ффициентом жетинкции Практическая значимость работы Ретультаты проведенных исследований по изучению структуры жидкой воды на супрамолскулярном уровне легли в основу нового лазерного экспресс-метода контроля качества воды и водных растворов Атлас размерных спектров ГГК воды, составленный дли гилпропаннмх питьевых вод 32 торговых наименований общей минерализациен до 1 |/л, молег быть использован для контроля их качества по показателю «подлинность»

Результаты диссертационной работы используются в учебном модуле «Современные физические и физико-химические методы стандартизации и контроля качества лекарственных средств» на кафетре фармацевтической и токсикологичесгой химии медицинского факультета РУДИ и вкточены в «Руководство к лабораторно-практическим занятиям по токсикологической химии» (Изц-во РУДН, 2007 г) Подана патентная заявка па экспресс-определение подлинное™ минерлпьных вод и жидких лекарственных форм с использованием лазерных методов (Успенскаа

LB п др, 2007) Результаты внедрены в практику экспресс-анализа природных вод при выполнении исследований в рамках Федеральной целевой программы «Мировой океан» и Федеральном целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» Ошовнме по поженил, выносимые на защиту:

I. Мегодом ла<ерной дифракции показано существование в воде, не содержащей части дисперсной фазы, микрообластей, отличающихся от объемной воды фтическими свойс1вами, в частносш диэлектрической проницаемостью, что обусловливает сгрукгурную гетерогенность воды

2 Обнаружено, что водные кластеры размером до 0,1 мм вызывают рассеяние монохроматического света, что позволяет применять метод лазерной дифракции для обнаружения гигантских гетерофазных кластеров воды

3 Показано что изотопный и химический сосгав водных растворов влияет на ра'мерние спектры и kOHudiграцию ГТК соды удаление дейтерия из воды 1'ричод1ч т диспергированию водных кластеров и снижению малоуглового рассеяния света, в интервале рН от О до 8 происходят значимые изменения концентрации ГГК соды шменснне ионной силы раствора влияет на ранжирование водных кластеров по размеру, влияние растворенных газов менее значимо для формироьамня Г ГК воды

4 Полученные размерные спектры ГГК воды жидких образцов стали основой для создания идентификационно1'о атпаса для экспресс-анализа гомогенных водных лекарственных форм н минеральных вод

Апробация работы.

I'o»у>11>гагы диссер|ационной работы доложены и обсуждены на конференциях 2-ая Всероссийская научно-методическая конференция «Фармобразование - 200 S» (Воронеж 200S) VI Международная научно-практическая конференция «Здоровье и Образование в XXI веке» (Москва 2005) IV Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Лмулльныс вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физио1еранпи и wypopiojioi ип» (Москва 2005), научно-практическая конференция «Разработка, исследование и марке! inn новой фармацевтической продукции» (Пятигорск 2006), The 8-th Symposium ot Drug Analysis (Naimu Belgium 2006), научно-практическая конференция «Ноная tcxhojioiическая платформа бмо.иеднцннских исследований» (Ростов-на-Дону, 2006) Публикации- по теме диссертации опубликовано 12 печатных работ ( ip\Kiyp.i побьем дщеергши*)

Диссертационная работа изложена на страницах и состоит из следующих разделов

об юра лшерагуры, методов исследования результатов исследования, обсуждения результатов,

заключения выводов, библиографического списка/^ источников, из них/й^на русском И lid иностранных я)ыках и приложения Работа содержит таблиц, во рисунков

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследоиания в настоящей работе — более 100 жидких водных образцов разного происхождения природные воды (подземные, поверхностные, дождевые) и искусственно приготовленш ie В ич число входили бутилированньге питьевые воды общей минерализацией до I i/ji о it4cci венных и зарубежных торговых марок, соленые воды Черного, Балшйскою Баренцева, Карского морей, пресные воды рек, ручьев, дождевые воды, водные растворы, приготовленные из солей с катионами s- и d-элементоЕ' (реактивы марки «хч») и воды с различным содержанием тяжелом в оды ü¡0 Вода обедненная дейтерием (менее ррт П/П), быпл получена на фирме НМТК «Айсберг» методом ректификации Деионизовапную шжокоомную воду (удельная электропроводность не боле!' 5 мкСм при 25" С) готовили путем очпегкн пирогенной дистиллированной воды на системе Milli-Q (фирма «Milliporc», Великобритания) Тяжелая вода D2O (09,9 %) соответствовала ТУ 9S-1891-89

Численное и массовое распределение гигантских гетерофатных кластеров воды по р.нмерлм (ранмернме спектры) определяли с помощью лазерных малоу! ловых измерителей (пспсрсиости модель «MasterSizer" 3600 Ее производства ф"р»«ы vMab'er"« (-пум маломощного 2 mBi Ile-Ne лазера коплимирован до диаметра 8 мм) или модель ('Кластер» (11ДЛ-1, измершель «ич'ерсносш лазерный) производства ГОИН-ИКХХВ В качестве фона использовали н-юьсан (содержание влаги не более 0,00S°/o) Для характеристики дисперсности Г1 К воды использовали KIK размерные спектры (по объемной доле), так и интеграл-.ные показатели дисперсности оЬчяилЦоп (Obi) затем.ieii..e (1-Т), vol.imc conceitratiori (ve) — объечч'я концентрация (%) spccifiu suiface area (Ssa) - удельная площадь поверхности (м"') Гексан и водные растворы подверглась фильтрации через фильтр "Millex" с диаметром пор 0,22 мкм за 1-2 часа до начала измерения

Определение времени спин-спиновой релаксации протонов воды проводили с помощью меюда ЯМР-спниового эха Действие кратковременною импульса от передатчика на спиновую систему с частотой, равной резонансной частоте единстве! «ого типа ядер в обра ¡не приводит к соишкновснию сигнала свободной индукции, который спадаете характеристическим временем íi или t; ( пад индуцированною ситнала, наблюдаемый вслед за импульсной последовательностью 1X0" t, 90° (где I - промежуток времени между соседними импульсами), применяется дня определения времени спин-спиновой релаксации (Бабижаев М А и др , 2002)

Определение молекулярно-динамических характеристик соды проводили с помощью метода рассеяния монознергетических нейтронов (13,289 мэВ) Для расчета коэффициентов самодиффузии результаты обрабатывали по модели Оскотского-Иванова (Кармазина Т В и др , 2002)

Исследование биологической активности минеральных вод проводили на клеточном бпосенсоре Spit окотит ambigua Установка для исследования поведения инфузории Л ambigua, инкубированной в водные образцы, сосюяла из водного термостата, 5-луночного планшета и бииокуляра МЬС-10 (Балышев и др , 2004) Для освещения использовали маломощные лампы ( 10 Вт) дневною света

Меюдом лазерной интерферометрии исследовали кинетику релаксации ппангских i слерофлзных кластеров воды в водных образцах Анализировали изменения мтовенных интерференционных картин, проецируемых на jxpati гелий-неоновым лазером, коюрые peí нсфировали через определенные интервалы времени Обработка результате1! состоял? е получении динамики изменения трех дескрипторов, отражающих степень различия полученных интерференционных картин, от времени и от порогового уровня отсечения сигнала шума per нстрируемон интерференционной картины (программа «Vidan»)

Г'К JVjíЬ'ГАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ II ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I TeiepoiCHiM« природа воды

Результаты наших исследований водчыч сред не содержащих частиц свешенною вещества свите!ельствуют о возможности применения метода лазерной дифракции для вч'уализацин Г1 К годы г)к> возможно в сьязи с незначительными различиями показателен преломления коншнуалмюи воды н воды, заключенной в гигантские кластеры Лазерный свет проходя через водную среду, рассеивается гжатскими гетерофазными кластерами воды на малый угол Новый подход к исследованию ГI К воды методом малоуглового рассеивания лазерного света, позволяет уловить разницу в значениях показателей преломления двух микрофаз воды Следовательно, воду можно рассматривать как гетерогенную субстанцию

По данным размерных спектров 20 образцов деионизованной высокоомной воды полученной и исследуемой на протяжении 2005-2006 годов, нам удалось обнаружить пять типов I ГК волы (рис I) Часппа встречаемости помученных размерных групп различна 08 % для кластеров 1 ним 10 "о для кластеров И типа, 0,6 % - для кластеров 111 и IV типов и 0,05 % - для кластеров V i и па

' ""1-■.........'.. ......I-т~

I К) 100

мкм

I'm / l'a шсрпыс < нектры гигантских гетерофсиных кластеров ын)ы рашых титн, (1-1') н их I пмшкцтшые пткттечш

Представленные результаты свидетельствуют о том, что ГТК воды I и !1 типов присутствуют в воде чаще других, причем их доля от общего количества кластеров значительно выше

Присутствие в воде «структурных иеоднородностей миллиметровых размеров» независимо обнаружено и друтнмтт исследовательскими группами (Фесенко и др , 1999 Пономарев О Л и др 2001) Возможность образования в воде мнкрообластей, которые могут отличаться oi обьемнои воды показателем преломления объясняется, во-первых тем, что вода состоит не только из молекул Н20 и HOD но является сложной системой, включающей такие компоненты KtiK ионы г пдроксония (Hit)', HjOD'), гидроксид-ионы (ОН", OD"), гидратированный электрон е,ч, тепловые нейтроны свободнорадикальные соединения (ОН , О2 , ОН), н2о2, растворенные газы анионы угольной кислоты (ИГО', СО2) (Kakiuchi M , 2000, Hammer N et al 2004, Матвеева И С и др 2004, Сыросшкин Л В идр,2005) Из всех перечисленных компонентов в деионизованнон ннсокоомнон воде наиболее высокая концентрация у дейтерия — 7,8 мМ Наряженные и сьобеитно-радикальные частицы присутствующие в воде, могут выступать «центрами» образования ГГК воды (Лапшин В Б и др , 2005) Кинетика появления/исчезновения гакич «центров» определяет значения времен релаксации ГГК

Во-гггорых вода в природе и лабораторных условиях является открытой системой с «макропеоднородностями» по температуре, плотности, распределению заряда, что порождает целый комплекс стационарных и нестационарных процессов (Лапшин В Ь it др , 2004)

2. Влишше химического состава водных растворов на структуру и свойства i ш лшеких ■ сюрофашых кластеров воды

С отласно представлениям о гетерогенности воды, она содержит как континуальную воду так и упорядоченные кластеры Гигантские гетерофазные кластеры воды, таким образом можно рассматривать как супрамолекуляриые образования Экспериментами по получению размерных

спектров [ ГК воды нами было обнаружено влияние изотопного и химического состава водных растворов на структуру ГТК воды

2.1. Роль дейтерия в стабилизации гигантских гетерофазных кластеров воды

Известно (М КакшсЫ, 2000), что концентрация дейтерия в природных пресных водах составляет 120-155 атомов на 1 млн атомов протия (ррт), в морских водах разброс но содержанию дейтерия меньше н составляет М7±5 ррш Учитывая необходимость дейтерия для функционирования живой клетки (8ош1уа1 Б с! а1, 1993, Ъалышев А В и др, 2004, Архипчук В В и др , 2005), мы предположили, что концентрация [И] определяет структурные особенности воды, в частности, размеры ГТК и их стабильность Для этого были изучены размерные спектры ГТК воды и их интегральных показателей дисперсности в образцах легкой, деионизованной и тяжелой воды (рис 2)

А В

Рт 2 В пиите соОер.т ишш Оситерия на 1 ГК поды А шьиишость размерных ст'кт/нн, / ¡'К ым)и от содержании дспчк-рни I «легкая в(Х)а» (0,5ррт), 2- <)еиоши<к,атит <■;/>()а, (!4*>ррт), 3-тяше ши ых)а (2500!,оррм), И - зависимость объемной концентрации / / К ми)ы от содержания Оентерпя гс (%)

Оказалось, «то удаление дейтерия из воды приводит к диспергированию водных кластеров и к снижению рассеяния лазерного света Интересно, что аналогичное снижение концентрации ГГК воды происходит и при заме;« протия на дейтерий Более того, эффект диспергирования кластеров выражен для тяжелой воды еще сильнее - полностью отсутствуют П К воды [-IV типов Следовательно устранение одного из изотопов приводит к увеличению гомогенности воды по структуре на субмнллиметровом уровне размеров

Денгернй-зависимая стабилизация ГГК воды подтверждена при сравнении протиевой и деионнзованнон воды но времени спин-спиновой релаксации протона (табл 1)

7

Таблица 1 Времена аиш-апшовой релаксации протона и характеристики мо/екучярио-дииамического состояния протиевой, дегютиованнон и тялселои воды I) 061411л коэффициент са\юдифф\чии О/ ыиад в оби/ни коэффициент саыодиффулш от коллективных движении, I)/ - вкчаО (, общи» коэффициент сачодиффумт от одночаеттиых движении, 1„ время миши мочеку I в ко /ебателыюи состоянии вокруг центра равновесия

Испытуемый образец т2, сек и, • 10', м2с1 Ог • Ю\ г.Гс' и • 1012, с

протисвая вода 0 347 1 0024 0 63 1 60 2Ш

дснои"зоваш,ая вода 2 ООО 1 0 140 0 46 1 77 2 Ж)

тяжелая вода - 0 52 /50 2 70

Снижение времени спин-спиновой релаксации означает резкое уменьшение степеней свободы в протиевой воде Действительно, удаление ГТК как отдельной фазы в жидкости приводит к получению континуальной воды Полученные нами результаты хорошо согласуются с данными по понижению температуры замерзания протиевой воды до —3 "С [Тимаков А А, персон сообщение!

Увеличение числа связанных молекул в протиевой воде и большая ее ' гомогенность" по струк1уре подтверждается изменением ее молеклярно-динамических свойств В "легкой" воде увеличивается коэффициент диффузии, отражающий вклад от коллективных движений по сравнению с протиевой водой (см табл 1) Ту же тенденцию демонстрирует и замена протия на дентерий в образце тяжелой воды

2.2. Влияние рИ нч гигантские гетерофазные кластеры воды

Ионы И1 и ОН могут выступать в качестве «центров» формирования ГГК воды При нейтральном рН объем, приходящийся на квадрупольную комбинацию двух Н1 и двух ОН", соо!ветс1вуег обьему кластера V типа Не исключено, что с этим связана низкая частота встречаемости кластеров V типа Значимые изменения в интегральных показателях дисперсности I ГК водьт (резкое изменение доли кластеров Г, II типов) происходят в интервале рН от 6 до 8 (рис 3)

А

В

Рш 3 Н пшике рН на 11К воды А размерные спектры П'К воды в растворах с раинчпым рН. И - и вменение высоты максимумов ратерпых спектров водных кластеров I, II и III типов диаметром ~ 50 мкм (I), ~28мкм (2) и -5 мкм (3)

Различные типы ГГК еоды по-разному реагируют па изменение рН Так высота максимумов для кластеров ! и I! типов резчо изменяется при увеличепиь рН с то жоп перегиба при рН~7 Ьоп_е мелкие 1 I К воды, например, IV типа практически не зависят от рН С ростом рН наблюдается тенденция к увеличению доли ГГК воды I и И типов

2 3. Влияние ионной силы раствора на шгаитскне гетерофазные кластеры поды

Содержание аквакомплексов катионов металлов и различных анионов в деиопизовапной воде меньше < 10 пМ В природных водах оно зависит от расположения источника и способа очистки воды Можно предположить, что ахвакомплексы катионов и анионов выступают в качестве «центров» формирования гигантских гетерофазных кластеров воды

Нами обнаружено, что катионы 5- и (1- элементов по-разному влияют на формирование типов кластеров (рис 4, табл 2)

А

В

мкм

Рис 4 Н питие чошюп си ¡ы растворов на П'К воды А размерные спектры П'К (.оды и Оеноии ,о/,аннон ноле (1), в растворе с I 0,001 М (2), / 0,1 М (3), 1 0 5 М (4) / (5)1 М, Н нишегршьные показате ш дисперсности ГГКводы

'ГиР шци 2. Зависимость типов П'К воды от содержания деитерия, рН, различной ионнои снчы растворов

Факторы воздействия на ГГК воды Типы ГГ К воды формирующиеся при изменении изотопного и химического состава растворов

!< опции рацчч (снгфия | О | ррш Рсз"ц"я среды Иомчач сита растворов 1 М

NaCl MgS04 ZnS04

- - 0,001 1

0,1 0,004 0,4 0 004 1 II

pH '7 - - - И, IV

5(«легка«» вода) -14">(дснон|иованная вода) - - - - 111, IV

- pH ~ 7 pH > 7 0,5 - - 1,11 IV

- 1,0 0,4 1, II, 111, IV

2МККМ) (тяжелая ко тд) - - - - V

I ак в растворах ЫаС1 при ионной силе 1=0,001 М формируются кластеры I типа, при этом пропускание монохроматического пучка света резко возрастает по сравнению с деионизованной

водой Увеличение ионной силы раствора в 100 раз способствует зарождению кластеров II типа, но пропускающая способность раствора резко падает и становится близка к деионизованной воде Дальнейшее увеличение ионной силы в 5 и 10 раз приводит к диспергированию кластеров и уменьшению их объемной доли (см табл 2)

В исследуемом интервале концентраций наименьшая объемная доля ГГК воды 1 типа и наибольшая объемная доля ГГК воды 11 типа соответствует раствору, ионная сила которого составляет I—0,5 М

Несмотря на одинаковый заряд ионов металлов, магния сульфат и цинка сульфат по-разному влияют на размерные спектры ГТК воды При равенстве значений ионной силы на формирование кластеров воды, по-видимому, влияют как размер иона металла, так и его природа

2.4 Влнтшие растворенных газоз ¡¡а размерные спектры ГГ'С воды

Эксперимент по удалению растворенного кислорода кипячением или вытеснением его из воды арюном показал, что влияние газового состава на распределение кластеров воды по размерам не существенно Размерные спектры ГГК воды, имеющие основные максимумы при 10 мкм, 30 мкм и 100 мкм претерпевают перераспределения выросла доля (%) ГГК воды II и III типов за счет уменьшения доли кластеров 1 типа Об этом свидетельствуют и такие интегральные характеристики дисперсности, как удельная площадь поверхности ГГК воды (м"1) Для трех типов исследуемых водных образцов это значение оставалось постоянным и составляло 0.06 м 3. Ciроение ГГК воды и возможные механизмы их формирования

Представленные результаты по диспергированию ГГ К воды и снижению их объемной коннентрации при уменьшении содержания дейтерия, а также результаты по зависимости ГГК от рН и ионной силы раствора (см табл 2) позволяют предложить следующую гипотетическую модель структуры роды на супрамолекулярном уровне

На 1 )тапе - ГГК воды IV и V типов группируются из нанокластеров Механизм этого явления состоит из группирования вокруг «центров» формирования новой фазы кластеров за счет дисперсионных сил

11а 2 зтаие возможно, происходит группирование мелких ГГК (IV и V типов) в крупные ГГК (111-1 типов) Движущей силой этого превращения могут быть сопряженные процессы злектро^ермодиффузии, энергетически обеспеченные неравновесными процессами тепло- и массоперсноса в градиентных полях температуры и электрического поля (Лапшин В Б и др , 1998) Это приводит к временному разделению в пространстве ионов, те к концентрированию Н ' в элементе объема воды дн? метра около 100 мкм, увеличением концентрации ОН и OD" на периферии кластеров 1 типа На периферии кластеров II—IV типов концентрируются OD, как наименее подвижные ионы (рис 5)

Термодинамической и кинетической стабилизации образовавшегося ГГК способствует образование (за счет различий рН между фазой ГГК и континуальной поды) градиента электрохимического потенциала вплоть до 10й В/см Электрическая составляющая этого градиента приводит к эффекту уплотнения упаковки диполей воды (Лапшин В,Б и др., 2002), способствуя возникновению мембраны, стабилизирующей структуру ГГК (подобно тому, как биологическая мембрана стабилизирует содержимое клетки)

Рис. 5. Мнгк.п, гигантского генщюфазпого кластера в<к)ы. Попее мелкие ГГК/шличных ¡химерна (короткие стрелки) могут группироваться в более крупные кластеры. 1'рашщы между мастерами н континуальной водой ¡хпмытые, вследствие теплового дгтження молекул.

4. Атлас размерных спектров гигантских гетерофазных кластеров воды гомогенны* волны* образно в различного происхоэвдегшя

На формирование гигантских гетерофазных водных кластеров влияют: изотопный состав »одного раствора, рН, ионная сила раствора, растворенные газы, природа ионов и ¿/-элементов, что совокупно значимо для формирования размерных спектров гигантских гетерофазных кластеров воды. Сочетание перечисленных параметров определяет уникальную комбинацию размерных спектров ГГК воды водных растворов Для составления атласа вод природного я искусственного происхождения (подземных, поверхностны* и осадков) Западной Европы и Европейской части России от Новороссийска до Земли Франца Иосифа нами получены размерные спектры более 70 водных образцов Все образцы вод характеризуются уникальност ью спектров п содержат гигантские гегерофазные кластеры воды от I мкм до 110 мкм.

Минерал»....... воды с индивидуальным химическим составом и способом получения имели

уникальные виды (рис 6).

í'iti 6 Примерь/ /химерных спектров П'К воды литера и,пых аод / Aqua Мте: ale (l'epsi Holthng (lioiip Russia), 2 - Hon Aqua (Ihe Coca-Cola Company), 3 Sann Spangs (.JAC) 'í \¡hópHiibi!i nihil! itmk' Лл-í tm) 4 - A/clni (ЗАО " Biic.Ma" l'ocaut), 5 !,¡uo (¡¡uro 1,11) Ко,к„), 6 /лит CS A des haux mtneiales d'hvtan, Франция)

ldKUM образом, возможно установление взаимно однозначных соответствий природа минеральной воды - вид размерного спектра, по аналогии с гетерогенными системами «Т-Ж», к частое! и, лекарственных средств гетерогенной природы (Сыроешкин А В и др 2004,1'lif-ur)

Тот факт, что каждый исследуемый водный образец характеризуется индивидуальным минеральным и газовым сс старом обусловливает индивидуальность ГГК воды Особое внимание уделялось герметичности упаковки бутылированной воды, так как поглощенный извне углекислый газ изменяет состав воды, pH и, как следствие, структуру ГГК воды (Успенская Е В и др , 2006)

С целью изучения биологической активности исследуемых вод был использован клеючный биосенсор Spuiostomum ambigua, который применялся ранее для исследования активности компонентов лекарственных средств (Плетенева Т В , 1993, Быканова С Н и др , 2003, Балышев Л В и др 2004) Нами показано что время жизни клеточного биосенсора в различных водах природных и искусственно приготовленных, различно

5. Двуструктурная модель воды

Диализ интегральных характеристик дисперсности ГГК воды мы представили в виде графического изображения уравнения I / 1„ =10 Это стало возможным благодаря тому, что при малых значениях концентрации рассеивающих или поглощающих в растворе частиц величина затемнения «Obscuration» (1-WI) равна экстинкции «А» (lg lo/I) тк при х—>0 lim In (1-х)/х =1 Как было показано нами, по данным соотношений Бугера-Лаберта-Ьэра (Obs -Vc) существуют два типа вод для рассеяния лазерного света гигантскими гетерофазными кластерами воды (рис 7)

А В

vr

Pul 7 А - ('(¡отношение Ьугера-Паберта-Бэра 01Я вод природных и искусственно нри< отов (синых {»(дистиллированная вода, полученная в рамое время 6,8,9, дегащюьанная бидтти парованная вода 2,3, бндистил чарованная вода относнтечыю (¡юна воды / s 4'С 4, 5, бндт mu ¡ трошпная вода с точением рН от ¡до 12- ¡8-25, 1мМ 1М растворы NaCI ¡0-13, ¡mM ¡M растворы MgSÜ4 ¡4-¡5, 1мМ ¡M растворы ZnSÜ4 16-17, ó)тышр>н,аиные минеральные питьевые воды 30-63, морские воды 67-69, осадки мтаднои Арктики 70-7!, Н частотный спектр распределения анлнинруемых вод с рашычи мочениями коэффициента житткции «г»

Вторая группа представлена более широким кругом водных образцов, среди которых деионизованная вода, в том числе и дегазированная, воды с восстановленным солевым составом и все воды природного происхождения Деионизованная вода встречается в обеих группах вод

Разделение воды на две группы возможно, учитывая существование спин-моднфицнрованной воды с метастабильным отклонением от равновесного соотношения, 3 1, количеств орто- и пара-молекул воды (Бин! и В Н , 2002)

Элементы валндяцпи метода анализа

С целью подтверждения обоснованности выбора метода лазерной дифракции для контроля качества минеральных вод и жидких лекарственных форм, проводили ею оценку по характеристике «повторяемость»,

Повторяемое!ь устанавливали лугем согласованности результатОв измерений размерных спектров растворов натрия хлорида для инфузий 0,9% разных серий и пяти производителей. Размерные спектры и интегральные показатели дисперсности ГТК воды получали о помощью программы «РагПс1е Арр», статистическую обработку полученных объемных распределений кластеров по размерам проводили с помощью программы Опит 6,0 (рис Я)

Рце.Н. 1\пчернш епчктры 1'/'!( шх)ырастворов натрия шуж(к10.9% >)ля ннфути Ц их епштк/ртмм! опжтт'шн', н 20. р 0,95.

Как показали результаты анализа, размерные спектры растворов натрия хлорида представлены, в основном, двумя размерными группами - II и I типами ГГК воды, доли которых составляет 1.04% з 0.1? и 0,22% ±0,17 соответственно. I фи п-20, р 0.95.

7. Разработка лазерных же пресс-методов определения подлинности минеральных вод и I омогенных водных жидких лекарственных форм.

Расширение рынка жидких фармацевтических препаратов, минеральных и лечебных вод стимулирует разработку методов анализа, исключающих недостатки стандартных методов, для контроля качества и определения подлинности продукции, в том числе, без вскрытия упаковки. Хорошо известны изотопные эффекты воды с измененным Содержанием дейтерия (Тимаков и др., 2003), С созданием и введением в ежедневный рацион питьевой «легкой» воды становится особенно актуальным внедрение лазерных методов экспресс-анализа н практику контроля ее качества, поскольку анализ воды с пониженным, по отношению к эталонной воде (155 ррт), содержанием дейтерия, зачастую, сложен Как показано в настоящей работе, совокупность характеристик водных образцов (изотопный состав, рН, ионная сила раствора, растворенный кислород) значимы для формирования размерных спектров ГГК воды.

Следовательно, результаты наших исследований в области гетерогенной структуры воды простота исполнения и трактовки результатов по визуализации размеры ых спектров водных кластеров (но причине существования взаимнооднозначных соответствий - «химический состав раствора - вид размерного спектра») могут быть применены для экспресс-контроля качества бутнлированных вод и жидких гомогенных лекарственных форм

Для применения метода анализа, основанного на лазерной дифракции монохроматическою света, существуют фирменные приборы производства фирмы «Malvern» Kf оме того, при нашем участии разработан новые приборы лазерный определитель дисперсн ости «Кластер-1» и лазерный интерферометр - когерентный микроскоп «Кластер-2» произво; ства ГОИН-ИКХХВ «Кластср-2» позволяет устанавливать подлинность гомогенного водного раствора (гштьевые поды, инфу знойные растворы и т п ) без вскрытия упаковки Себестоимост ь анализа с помощью данного метода не высока, время анализа и обработки результатов нзм фения - в пределах нескольких минут, что может быть использовгпо в лаборатория?! фармацевтических иречнрняшй, контрольно-аналитических лабораториях, таможенных органах, в розничной торговле

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обнаружен факт образования гигантских (до 0,1 мм) гетерофазн ых кластеров воды (сунраиадмолекулярных комплексов) со значительными временами релакс ацнп Формирование (татских водных кластеров отличающихся от континуальной воды диэлектрической проницаемое гыо можно объяснить существованием различных молекул ирных и заряженных частиц в воде, а также неравновесным состоянием воды в обы1 иых условиях, чю обусловливает гетерогенность структуры воды Именно это легло в основу применения нами метода рассеяния монохроматического света водными кластерами на ма иый угол с помощью малоугловых измерителен дисперсности (МИД) Присутствие в воде П Ь' вызывает рассеяние па торного излучения на малый угол, следовательно, уменьшение интенсивности проходящего через водный образец монохроматического света Снижение содержат ля дейтерия в воде ириводш к дисиерщрованию и, в конечном счете, исчезновению ГГК вс щы Новый подход к визуализации ГГК воды в водных образцах на основе лазерной дифракции и интерференции монохрома! нческого света позволяет уловить незначительную разницу в з наченнях показателей преломления двух микрофаз воды Следовательно воду можно рассматр! 'вать как субстанцию leicpoicHHoH структуры В ходе исследования удалось определить влияние на формирование 1 нгатнекнх водных кластеров химического и изотопного состава исследуемых водных образцов I !оетоянетво состава растворов играло немаловажную роль в формировании и воспроизводимости размерных спектров

Вид статистического распределения ГТК воды по размерам и совокупность интегральных характеристик дисперсности исследуемых водных: образцов позволяет одношачно определить производителя питьевой воды Результаты открывают перспективы внедрения новою метода коиIрол» качества и идентификации минеральных вод

ВЫВОДЫ

1 Вперрые исследованы размерные спектры гигантских гетерофазных (ГГК) водных кластеров с номощыо лазерного малоуглового измерителя дисперсности

2. Экспериментально показано, что удаление дейтерия из воды приводит к диспергированию водных кластеров п к уменьшению их содержания

3. Установлено, что значимые изменения размерных спектров и интегральных показателей д.геперспостц ГГК воды происходят в интерпале рН от о до 8

4 Покалю чго при значении ионнои силы раствора 1^0,00! M формируются кластеры 1 тип? упелпченче мониоП силы в 100 раз способствует зарождению кластеров II типа дальнейшее увеличение ноннои силы в 5 и 10 раз приводит к диспергированию кластеров и уменьшению их обгемнои доли

5 <lîr*foreiHiocTb4 структуры воды подтверждается изменением ее молеклярно-динамических свойств Подтверждена дейтерий-зависимая стабилизация ГГК воды при сравнении протиевоп и чсиопи ювлипой годы по времени спин-спиновой релаксации протона 0,35-Ь0,02 с и 2,0±0,1 с, соответственно

6 С оставлен атлас размерных спектров ГГК воды минеральных бутилнровашых. вод н нриротных гол разных регионов

7 Предло/геи экспресс-метод контроля качества минеральных вод и точененных жчдкчх лехарст венных форм но показателю «подлинность» на основе, лазерной дифракции света

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО TI.MI. ДИСС1ТГАЦШ1

1. Сыроешкнн А В Успенская ЕВ, Смирнов АН, Лесников LB Плетенева 1 В С овремегшыс методы стаггдартизацчи и коггтроля качества лекарственных средств, основанные на применении лазерной дифракции, при выполнении дипломных работ и носiвузовском обучении // Материалы 2-й Всероссийской научпо-методичесюи конференции »Фар\юбразовлнис-2005,> - Воронеж -2005 С 405-406

2. Успенсмя Г В Контроль качества лекарственных средств, жндкофазной продукции пищевой промышлснноспг, столовых и лечебных минеральных вод с применением малоуглового лазерного измерителя дисперсности // IV Международная научная конференция студен г on и молодых ученых "Актуальные вопросы спортивной медицины лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии" - Москва - 2005 С 39

3. Попов П И Успенская Е В , Голыго JI П, Гранина Н А Разработка установки для определения подлинности и экспресс-контроля качества растворов жидких и растворимых вещее i в // IV Международная научная конференция студентов и молодых ученых "Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии"

- Москва - 2005 С 32

4. Успенская Е В Смирнов А Н , Плетенева Т В , Лапшин В Б , Сыроешкин А В

Структура воды и проблема минерального питания // VI Международная научно-практическая конференция «Здоровье и образование в XXI веке» - Москва - 2005 Материалы конференции С 481-482

5. Сыроешкин А В, Балышев АВ, Еубынчн МД, Гребенникова Г В Григорьев АВ, Игнлтчснко А В Колесников MB, Лапшин В Б , Матвеева И С, ПлошиковаН В Успенская Е В Экспедиция Государственного океанографического института в Западной Арктике // «Метеосиектр» - 2006 - № I С 117-122

6. Успенская Е В, Сыроешкин А В Применение лазерного малоуглового измерителя 'шсиерсности для контроля качества питьевых бутылированных вод // Международная научно-практическая конференция «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» - Пятигорск -2006 С 312-316

7. Pleteneva Т V , Syroeshkin А V , Uspenskaya Е V Smirnov ANA method of identification and quality control of water homogeneous pharmaceutical preparations 8lh international symposium «Drug analysis» Namut, Belgium -2006 -PC 14

8. Смирнов A h , Лапшин В Б , Гончарук В В , Успенская Е Б Николаев Н Н , Лебедев И М , Карамзина Г В , Самсони-Годоров А О , Попов П И , Сыроешкин А В Вода как гетерогенная cipyiuypa // Электронный журнал «Исследовано в России»,

Into / /ii.it,1 ¡1 аре b'hrn iu Jrticles'?QQ6'Q.SS pdf ¿006 - С 843-854

9 С ыроешкпн А В Лесников Ь В Смирнов А Н , Попов П И , Успенская С В , Плегенева Г В , 1 ончарук В В Новые лазерные методы определения подлинности и контроля качестга in карст венных средств // Вестник РУДН - 2006 -№2(32) С 90-94

К). Успенская ЕВ, Тазина ЕВ, Ротанов MB, Плетенева ТВ, Сыроешкин А В Влияние трихпоруксусной кислоты на формирование гигантских гетерофдзных кластеров воды // Научно-практическая конференция с Новая технологическая платформа биомедицинскнх исследований»

- Ростов-на Дону -2006 Материалы конференции С 30-31

П. Плегенева ТВ Потапова 11 И , Успенская Е В , Попов П И Гребенникова Г В Сыроешкин А В Проблемы стандартизации в фармации архаизмы и перспективы // Научно-практическая конференция «Новая технологическая платформа биомедицинских исследовании» - Росюв-на-Доиу - 2006 Материалы конференции С 97-98

12 Успенская F В , Сыроешкин А В , Смирнов А Н , Гончарук В В , Птетенепа Т В , Лапшин В Ь И ¡учение структуры воды на супрамолекулярном уровне для разработки новых жспресс-методов определения подлинности минеральных вод и жидких лекарственных форм // «Фармация» - 2007 -№3 С

Успенская Елена Валерьевна (Россия) II (учение сфуктуры воды на надмолекулярном уровне длт разработки новых методов стандартизации и контроля качества минеральных вод и и"ид\"их лекарственных форм В работе лазерными методами исследована структура воды на супрамолекулярном уровне Показано что малоугловое рассеяние ceeia водным образцом обусловлено присутствием в воде водных кластеров, отличающихся от континуальной (объемной) воды показателем преломления Получены размерные спектры более семидесяти водных образцов различного происхождения и составлен шлас для бутылирочанных вод с общей минерализацией до 1 f/л и природных ьод Изучено влияние на формирование птгантскнх гетерофазных кластеров воды химического и изотопного состава водных растворов Предложена модель строения и возможные механизмы форчнроглнчя ! I К воды Разработан новый »"етод идечгифч'сщни ro«»oi ениь» жидких водных |.екарстгсц||ых форм и минеральных вод на основе нового отечественного прибор?

Elena V Uspenskaya (Russia) 'I lie water structure of sunra molecular stratum studding for development of new methods stand.ndization and quality control of mineral water and liquid pharmaceutical preparations

1 lie supiamoleculai stuicture of water was investigated It was shown the low angel laser light scattering ot water sampling rides on the 1,0 nm water clusters presence that dittenng from volume v.atu in lehaction index I he dimension spectra more then 70-th water samples ot different origin was obtained flic atlas ot bottled spring water with total mineralization under Ig'l was corimled Chemical and lsolop'c composition of water solutions eflect on the formation the giant heterophase water clusters (CdlVVC ) was tesearched The mode1 and possible ways oi GHWC formation weie proposed It wts developed a new method ol homogeneous water liquid pharmaceutical preparations and mineral water identification

Отпечатано в ООО «Оргсервис—2000» Подписано в печать 06 04 07 Объем 1,25 п л Формат 60x90/16 Тираж 100 экз Заказ №06/04—4т 115419, Москва, Орджоникидзе, 3

Актуальность проблемы. Структура воды и водных растворов — предмет многолетних исследований. Созданы различные теории и разработаны структурные модели воды: квазикристаллические теории жидкого состояния, подход Бернала, структурные дефекты Самойлова, мерцающие кластеры Франка и Вена, гидраты Полинга [122, 130,32, 119, 154,62]. Уникальная структура молекулы воды как «симметричного двойного донора и акцептора протонов» определяет способность молекул Н20 к образованию ассоциатов линейных размеров до 1нм и временами релаксации Ю"10- 10"9с [177,161].

Новые исследовательские подходы к изучению структуры воды [99,73] позволили наблюдать необычные свойства воды, свидетельствующие о возможности существования в воде гигантских (до 0,1 мм) упорядоченных структур — супрамолекулярных комплексов, названные академиком Гончаруком В.В. «гигантскими гетерофазными кластерами воды» [87, 88].

Тенденция увеличения спроса и предложения лекарственных средств на фармацевтическом рынке способствует развитию фундаментальных научных исследований по внедрению в фармацию современных методов стандартизации и контроля качества лекарственных средств и минеральных вод. Расширение ассортимента лечебных и столовых минеральных вод (в том числе предназначенных для приготовления детского питания), особенности технологий водоподготовки, условия хранения бутылированных вод — факторы, стимулирующие научные и эколого-гигиенические исследования в области контроля качества воды [22].

Исследования показали, что природная вода, обедненная тяжелыми изотопами водорода и кислорода, обладает стимулирующим действием на различные биологические объекты и даже лечебными свойствами [71, 173]. Эти результаты свидетельствуют о способности живой клетки реагировать на изменения содержания дейтерия в воде, являющегося компонентом минерального питания [90, 5].

Установлено [86], что на упорядочивание гигантских водных кластеров влияют такие характеристики, как содержание тяжелой воды D20, рН, ионная сила раствора и растворенные газы. Сочетание этих свойств в воде приводит к уникальному распределению гигантских водных кластеров и предоставляет возможность определять подлинность водных образцов по размерным спектрам кластеров.

Цель настоящей работы — изучение гетерогенности воды на супрамолекулярном уровне для разработки новых методов стандартизации и контроля качества столовых минеральных вод и жидких лекарственных форм.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать размерные спектры гигантских гетерофазных кластеров (ГГК) воды с помощью лазерного малоуглового измерителя дисперсности.

2. Изучить влияние на размерные спектры и интегральные показатели дисперсности ГГК воды изотопного состава водных образцов, рН, ионной силы, растворенных газов.

3. Определить молекулярно-динамические характеристики воды с различным содержанием дейтерия с помощью метода рассеяния моноэнергетических нейтронов и ЯМР-спинового эха.

4. Составить атлас размерных спектров ГГК воды для жидких водных образцов: подземных минеральных и искусственно приготовленных питьевых вод, поверхностных пресных, морских и дождевых вод.

5. Разработать метод экспресс-анализа минеральных вод и гомогенных жидких лекарственных форм по показателю «подлинность», основанный на дифракции лазерного света.

Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена пространственная гетерогенность воды. Доказано, что очищенная в лабораторных условиях высокоомная вода и природная минеральная вода, не содержащая частиц дисперсной фазы, пространственно неоднородна: состоит из континуальной воды и гигантских гетерофазных водных кластеров. Впервые в научных исследованиях гомогенных водных растворов применен метод лазерной дифракции для измерения их размерных спектров. Установлено, что размерные спектры ГГК воды зависят от химического и изотопного состава водного раствора, причем устранение гетерогенности воды по изотопному составу сопровождается возрастанием гомогенности по структуре на субмиллиметровом уровне размеров. Выявлено, что среди многообразия вод природных и искусственно приготовленных, можно выделить два типа, отличающихся коэффициентом экстинкции.

Практическая значимость работы Результаты проведенных исследований по изучению структуры жидкой воды на супрамолекулярном уровне легли в основу нового лазерного экспресс-метода контроля качества воды и водных растворов. Атлас размерных спектров ГГК воды, составленный для бутылированных питьевых вод 32 торговых наименований общей минерализацией до 1 г/л, может быть использован для контроля их качества по показателю «подлинность».

Результаты диссертационной работы используются в учебном модуле «Современные физические и физико-химические методы стандартизации и контроля качества лекарственных средств» на кафедре фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета РУДН и включены в «Руководство к лабораторно-практическим занятиям по токсикологической химии» (Изд. РУДН, 2007 г). Подана патентная заявка на экспресс-определение подлинности минеральных вод и жидких лекарственных форм с использованием лазерных методов (Успенская Е.В. и др., 2007). Результаты диссертационной работы внедрены также в практику экспресс-анализа природных вод в рамках Федеральной целевой программы «Мировой океан» и Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники». Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методом лазерной дифракции показано существование в воде, не содержащей частиц дисперсной фазы, микрообластей, отличающихся от объемной воды физическими свойствами, в частности диэлектрической проницаемостью, что обусловливает структурную гетерогенность воды.

2. Обнаружено, что водные кластеры размером до 0,1 мм вызывают рассеяние монохроматического света, что позволяет применять метод лазерной дифракции для обнаружения гигантских гетерофазных кластеров воды.

3. Показано, что изотопный и химический состав водных растворов влияет на размерные спектры и концентрацию ГГК воды: удаление дейтерия из воды приводит к диспергированию водных кластеров и снижению малоуглового рассеяния света; в интервале рН от 6 до 8 происходят значимые изменения концентрации ГГК воды; изменение ионной силы раствора влияет на ранжирование водных кластеров по размеру; влияние растворенных газов менее значимо для формирования ГГК воды.

4. Полученные размерные спектры ГГК воды жидких образцов стали основой для создания идентификационного атласа для экспресс-анализа гомогенных водных лекарственных форм и минеральных вод.

Апробация работы:

Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях: 2-ая Всероссийская научно-методическая конференция «Фармобразование - 2005» (Воронеж, 2005), VI Международная научно-практическая конференция «Здоровье и Образование в XXI веке» (Москва, 2005), IV Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии» (Москва, 2005); научно-практическая конференция «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск 2006), The 8-th Symposium of Drug Analysis (Namur, Belgium, 2006); научно-практическая конференция «Новая технологическая платформа биомедицинских исследований» (Ростов-на-Дону, 2006).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа изложена на 150 страницах и состоит из следующих разделов: обзора литературы, методов исследования, результатов исследования, обсуждения результатов, заключения, выводов, библиографического списка 188 источников, из них 108 на русском и 88 на иностранных языках и приложения. Работа содержит 12 таблиц, 30 рисунков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обнаружен факт образования гигантских (до 0,1 мм) гетерофазных кластеров воды (супранадмолекулярных комплексов) со значительными временами релаксации. Формирование гигантских водных кластеров, отличающихся от континуальной воды диэлектрической проницаемостью, можно объяснить существованием различных молекулярных и заряженных частиц в воде, а также неравновесным состоянием воды в обычных условиях, что обусловливает гетерогенность структуры воды. Именно это легло в основу применения нами метода рассеяния монохроматического света водными кластерами с помощью малоугловых лазерных измерителей дисперсности (МИД).

Присутствие в воде ГГК вызывает рассеяние лазерного излучения на малый угол, следовательно, уменьшение интенсивности проходящего через водный образец монохроматического света. Снижение содержания дейтерия в воде приводит к диспергированию и, в конечном счете, исчезновению ГГК воды. Новый подход к визуализации ГГК воды в водных образцах на основе лазерной дифракции и интерференции монохроматического света позволяет уловить незначительную разницу в значениях показателей преломления двух микрофаз воды. Следовательно, воду можно рассматривать как субстанцию гетерогенной структуры.

В ходе исследования удалось определить влияние на формирование гигантских водных кластеров химического и изотопного состава исследуемых водных образцов. Постоянство состава растворов играло немаловажную роль в формировании повторяемости размерных спектров. Вид статистического распределения ГГК воды по размерам и совокупность интегральных показателей дисперсности исследуемых водных образцов позволяет однозначно определить производителя питьевой воды.

Результаты наших исследований открывают перспективы внедрения нового метода контроля качества минеральных вод и жидких лекарственных форм по показателю «подлинность».