Автореферат и диссертация по медицине (14.04.02) на тему:Изучение содержания неорганических экотоксикантов в некоторых видах лекарственного растительного сырья Северо-Запада Российской Федерации

На правах рукописи

КЛЕМПЕР АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЭКОТОКСИКАНТОВ В НЕКОТОРЫХ ВИДАХ ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

5 ДЕК 2013

Санкт-Петербург 2013

005543612

005543612

Диссертационная работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации

на кафедре фармакогнозии

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Ярославская государственная медицинская академия» Минздрава России (150000, Ярославская область, г. Ярославль, ул. Революционная, д. 5)

Защита диссертации состоится «27» декабря 2013 г. в 14.00 на заседании Диссертационного Совета Д 208.088.01 при ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации (197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, д. 14, лит. А).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации (197277, Санкт-Петербург, пр. Испытателей, д. 14).

Автореферат разослан «_» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета, Д 208.088.01,

Научный руководитель: Гравель Ирина Валерьевна

доктор фармацевтических наук, доцент Официальные оппоненты: Буданцев Андрей Львович

доктор биологических наук, профессор,

заведующий отделом растительных ресурсов

ФГБУ науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова

Российской академии наук

Петров Николай Витальевич

кандидат фармацевтических наук,

руководитель Исследовательского Центра

ОАО «Валента Фарм»

кандидат фармацевтических наук, доцент

Орлов Александр Сергеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.Ухудшение экологической обстановки окружающей среды обусловливает необходимость вовлечения в сферу экологических проблем объектов, ранее не вызывавших опасений у специалистов. Именно поэтому с середины 60-х гг. XX века за рубежом, а с конца 80-х гг. и в России лекарственные растения стали предметом экологических исследований.Ранее проведенные исследования показали, что в местах с интенсивным техногенным воздействием на окружающую среду лекарственные растения могут накапливать экотоксиканты (тяжёлые металлы, пестициды и др.), а степень перехода их в лекарственные формы достигает более 50% от исходного содержания в сырье. Поэтому в фармакопеях ряда стран содержание мышьяка (Аз), тяжёлых металлов и пестицидов в лекарственном растительном сырье (ЛРС) нормируется. В Государственной Фармакопее XI и ХПизданий в настоящее время эти нормативы отсутствуют, что требует дополнительных исследований и разработки нормативной документации.

Известно, что проблема загрязнения ЛРС экотоксикантами носит выраженный региональный характер (Гравель И.В., 2005; Егорова И. Н. ,2010; Савицкене Н., 1993 и др.) и особенно актуальна для районов промышленных заготовок ЛРС. На Северо-Западе РФ заготавливают более 20 видов ЛРС. Наличие крупных промышленных предприятий в регионеповышает вероятность сбора ЛРС, загрязненного неорганическимиэкотоксикантами. Поэтому, для обеспечения безопасности ЛРС и препаратов на его основе кроме традиционных фармакопейных показателей в нем необходимо проводить определение содержания экотоксикантов. Однако, систематических исследований по стандартизации ЛРС, заготовленного в зонах воздействия промышленных предприятий Северо-Западного региона ранее не проводилось.

В качестве загрязнителей ЛРС наиболее изучены некоторые тяжёлые металлы, радионуклиды и пестициды (Гравель И.В. и др., 2012). Данные о содержании Аэ и фторидов в ЛРС весьма ограничены.

Цель исследования.Эколого - фармакогностическое изучение ЛРС Северо-Западного региона Российской Федерации с учетом содержания в нем мышьяка, тяжелых металлов и фторидов.

Задачи исследования:

1. Провести информационно-аналитическое исследование современного состояния проблемы загрязнения ЛРС неорганическимиэкотоксикантами;

2. Разработать оптимальные условия проведения методики пробоподготовки ЛРС и количественного определения содержания Ав в ЛРС методом и провести её валидацию;

3. Определить содержание Аб в ЛРС и водных извлечениях из него, а также в почвах из районов заготовок ЛРС;

4. Изучить содержание тяжёлых металлов (N1, Бе, Си, Мп и Тп) и фторидов в ЛРС, собранном в зонах воздействия промышленных предприятий;

5. Установить влияние различных факторов на содержание Аэ, фторидов и тяжёлых металлов в ЛРС;

6. Разработать научно-обоснованные рекомендации по заготовке ЛРС на территории Северо-Запада РФ;

Научная новизна. Впервые проведено сравнительное изучение содержания неорганических токсикантов (Аб, №, Бе, Си, Мп, Ъп, фторидов) в отдельных видах ЛРС, собранном на территориях Северо-Запада РФ в разной степени удаленных от источников промышленного загрязнения окружающей среды Изучено влияние некоторых биотических и абиотических факторов на накопление Аэ, фторидов и тяжелых металлов в ЛРС.

Предложена методика, подобраны оптимальные условия определения Аб в ЛРС и настоях методом спектрофотометрии, проведена валидация методики количественного определения. Показано соответствие изученных видов ЛРС допустимым уровням содержания Аб. Изучен переход Аэ из ЛРС в лекарственные формы (водные извлечения). Определены коэффициенты транссредового перехода Аэ в системе «почва—>• ЛРС—»водное извлечение» для Северо-Западного региона.

Впервые дана качественная и количественная характеристика содержания неорганических экотоксикантов (Аб, фторидов, тяжёлых металлов) в ЛРС Северо-Запада РФ с использованием современных методов анализа (спектрофотометрии,пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии, потенциометрии) и определены размеры зон воздействия промышленных

предприятий, в пределах которых показатели качества JIPC не соответствовали требованиям ГФ XI.

Теоретическая и практическая значимость работы.Полученные данные о содержании мышьяка и тяжёлых металлов в ЛРС использованы для разработки проекта ОФС «Определение содержания тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье» (Письмо ФГБУ «Научный центр экспертизы и средств медицинского применения» от 01.11.2013 г.).

Методика количественного определения As в ЛРС использована в учебном процессе на кафедре фармакогнозии и ботаники Алтайского государственного медицинского университета при изучении методов анализа лекарственного растительного сырья и в лекционном курсе (Акт внедрения № 407 от 27.03.2013), на кафедре промышленной экологии СПХФА при изучении методов анализа JIPC при проведении практических занятий по теме «Основы экологии и охраны лекарственных растений» (Акт внедрения от 26.10.2013) и кафедре фармацевтической химии СПХФА при изучении дисциплины «Токсикологическая химия» по теме «Токсические вещества, изолируемые из биологических объектов методом минерализации» (Акт внедрения от 27.10.2013.)

Проведена оценка качества JIPC, заготавливаемого на Северо-Западе РФ и реализуемом через аптечную сеть Санкт-Петербурга с учетом содержания в нем As, фторидов и тяжелых металлов. Даны научно-обоснованные рекомендации по заготовке лекарственного растительного сырья.

Методология и методы исследования. Исследование проводилось в 2008 -2013 г.г. Основными объектами исследования были образцы ЛРС, собранные на территории Северо-Запада РФ, а также реализуемые через аптечную сеть (г. Санкт-Петербург). Теоретическая основа исследования базируется на работах отечественных и зарубежных ученых.Методологической основойисследования явился комплексный подход к оценке качества ЛРС и лекарственных форм на его основе с учетом содержания экотоксикантов.

Решение поставленных задач осуществлялось с помощью современных методов физико-химического анализа (пламенной атомно-абсорбционной

ь

спектрометрии, потенциометрии с фторид-селективным электродом, спектрофотометрии) и методов фармакогностического анализа.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов определяется большим объёмом экспериментальных данных, полученных с применением современного оборудования и современных методов физико-химических исследований. Результаты диссертационной работы обработаны с применением методов математической статистики. Для определения Ав, тяжёлых металлов и фторидов в объектах исследования использованы валидированные методики.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы стандартизации лекарственного растительного сырья и биопрепаратов» (Москва,2010); 14 Международном конгрессе «ФИТОФАРМ 2010» (Бонн, Германия, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы стандартизации лекарственного растительного сырья и биопрепаратов» (Москва, 2011); научно-практической конференции «Средства и методы традиционной китайской медицины в России» (Москва, 2011);Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Гаммермановские чтения» (Санкт-Петербург, 2011); Международной научно-методической конференции «Сандеровские чтения» (Санкт-Петербург, 2012); научной конференции профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского

государственного Аграрного университета (Саньст-Петербург,2012); научно-практической конференции «Современные аспекты использования растительного сырья и сырья природного происхождения в медицине» (Москва, 2013);научно-практической конференции «Актуальные проблемы оценки безопасности лекарственных средств» (Москва, 2013); 17 Международном конгрессе «ФИТОФАРМ 2013» (Вена, Австрия, 2013).

Положения, выносимые на защиту.

- результаты оптимизации условий пробоподготовки и анализа методики определения Аэ в лекарственном растительном сырье методом спектрофотометрии.

- данные по изучению содержания неорганических экотоксикантов (Аб, фторидов и тяжёлых металлов) в ЛРС, заготовленном на территориях с разными уровнями промышленного загрязнения окружающей среды;

- результаты оценки фармакопейных показателей качества ЛРС, собранного в зонах техногенного воздействия промышленных предприятий и определения размера зоны техногенного воздействия предприятия, в пределах которой эти показатели не соответствуют требованиям ГФ XI;

- результаты исследований влияния различных факторов на экологическую чистоту ЛРС.

Связь задач исследования с планом фармацевтических наук.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО СПХФА Минздрава России по теме «Разработка технологий производства, методов анализа, стандартизации и фармакологической оценки новых или модифицированных фармацевтических субстанций и препаратов» (номер Государственной регистрации 01201252028).

Личный вклад автора. Автору принадлежитосновная роль в проведенииэксперимента, аналитической и статистической обработке полученных результатов, их научном обосновании и обобщении. Вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии во всех этапах исследования: от постановки задач, их экспериментально-теоретической реализации до публикации результатов в научных изданиях и докладах. Автор осуществил поиск и анализ источников литературы по проблематике диссертационной работы; сбор образцов ЛРС и почв в окрестностях девяти промышленных предприятий Северо-Запада РФ; разработку методики количественного определения Аб в ЛРС; определение содержания Аб, фторидов, N1, Си, Ъл, Мп и Ре в образцах ЛРС, водных извлечениях из него и почвах; определение показателей качества образцов ЛРС. Автор непосредственно участвовал в проведении экспериментальной работы (подбор методик, пробоподготовка образцов, работа с фторид-селективным электродом, спектрометром, прибором для определения Аб) и обсуждении результатов исследования. Степень участия автора в получении результатов работы составляет более 85%.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Научные положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.04.02 -фармацевтическая химия, фармакогнозия. Результаты проведенного исследования соответствуют области исследования специальности, конкретно пунктамб и 7 паспорта специальности «Фармацевтическая химия, фармакогнозия.

Публикации материалов исследования.Основное содержание диссертации отражено в 16 работах, в том числе 5- в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, рекомендованных ВАК РФ. Публикации отражают основное содержание диссертации.

Объем и структура диссертации.Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, 4 глав экспериментальных исследований, обсуждения результатов, заключения, списка сокращений, списка литературы и приложений.

Результаты экспериментов иллюстрированы 42 рисунками и 33 таблицами. Библиографический указатель включает 161 литературных источников, в том числе 83 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Объекты и методы исследования.

Объектами исследования были образцы ЛРС, заготовленные на территории Северо-Западного региона России; образцы ЛРС, реализуемые через аптечную сеть в Санкт-Петербурге; настои и отвары из ЛРС 1:10, приготовленные по методике ГФ XI издания; образцы почв из мест заготовок ЛРС. Всего проанализировано 466 образцов, из них 376 ЛРС, 54 водных извлечения и 36 почв.

Образцы собирали в 1989-2011 гг. в местах с различным уровнем техногенного загрязнения на Северо-Западе РФ в окрестностях 9 промышленных предприятий Северо-Запада РФ(таких какОАО «Суал»(г. Волхов) - по производствуалюминия; ОАО «Завод Сланцы»(г. Сланцы) - по переработке сланцев и др.). Образцы собирали по восьми основным румбам розы ветров с

площадок размером около 10 м2, на расстояниях от 0 до 10 км от эпицентра выброса. Незагрязненные образцы JIPC собирали в местах удалённых более, чем на 40 км от ближайших источников техногенного воздействия (окрестностях дер. Чаща и пос. Каннельярви Ленинградской обл.),избранные в качестве фоновых для этого региона.

Изучены образцы ЛРС 34 видов, в том числе 28 - официнальные виды сырья: листья - мать-и-мачехи, брусники, сенны; трава - хвоща полевого, зверобоя, тысячелистника обыкновенного, череды трехраздельной, термопсиса ланцетного, сушеницы топяной, эрвы шерстистой, пустырника; побеги -багульника болотного, омелы белой; почки - тополя черного; цветки - ромашки аптечной, бессмертника песчаного, пижмы; плоды — можжевельника; соплодия - хмеля, семена - тыквы;корни - алтея, солодки; корневища с корнями -валерианы лекарственной, пиона уклоняющегося,сабельника болотного; корневища - аира, бадана; слоевища - ламинарии, и 6 - неофицинальные виды сырья: трава - герани луговой, шлемника обыкновенного, манжетки обыкновенной, сабельника болотного; побеги - мирики обыкновенной; корневища с корнями-герани луговой.

В объектах исследования определяли содержание As, фторидов,Ni, Fe, Си, Мп и Zn-Было проведено 2327 элементоопределений.

Для получения экспериментальных данных были использованы следующие методы:

- метод спектрофотометрии применялся для изучения количественного содержания As в объектах исследования.Определения проводили на приборе UV-1240 (Россия) при длине волны 533 нм;

- метод потенциометрии использовался для определения количественного содержания фторидов в объектах исследования. Анализ проводили на потенциометре рН-340 (Россия) с использованием фтор-селективного электрода марки «Критур» (Чехия);

- метод атомно-абсорбционной спектрометрии (пламенный вариант) (AAS) использовался для определения количественного содержания тяжёлых металлов (Ni, Си, Zn, Мп и Fe)ß объектах исследования. Использовался прибор AAS-3 (KarlZeissJena, Германия).

Определение показателей качества образцов ЛРС проводили в соответствии с требованиями ГФ XI (вып. 1, 1987; вып. 2, 1989).

Статистическую обработку полученных результатов осуществляли в соответствии с требованиями ГФ Х1издания, вып. 1.

2. Разработка методики количественного определения мышьяка в лекарственном растительном сырье

На первом этапе исследования была разработана методика количественного определения Аб в ЛРС, которая включала в себя подготовку образцов к анализу с последующим определением методом спектрофотометрии. Пробоподготовку ЛРС проводили методом сухого озоления. 10 г сырья помещали в стеклоуглеродный или фарфоровый тигель, добавляли 15 мл магния нитрата спиртового раствора, содержащего 1 г магния нитрата безводного в 15 мл 96° спирта этилового. Тигель нагревали на электроплитке до прекращения выделения дыма, постепенно увеличивая температуру до максимальной. Затем тигель ставили в муфельную печь при Т=450'С на 1 час. Вынимали тигель и охлаждали до комнатной температуры. При неполной минерализации (темная зола) к содержимому добавляли 5 мл водорода пероксида раствора 30% и вновь помещали в муфельную печь на 1 час. Процедуру повторяли до полного озоления (зола белого или сероватого цвета). После охлаждения золу измельчали стеклянной палочкой и количественно переносили в плоскодонную колбу вместимостью 100 мл. Затем приливали 20 мл смеси серной и хлористоводородной кислот, 2 мл калия иодида раствора 15%, 10 капель олова дихлорида раствора 40% в хлористоводородной кислоте концентрированной, 5 капель раствора никеля дихлорида 5% и перемешивали. Затем вносили 2 г цинка гранулированного и сразу подсоединяли к прибору для генерации Аб гидрида. Газоотводную трубку прибора помещали в пробирку с поглотительным раствором, содержащим 5 серебра диэтилдитиокарбамата мл раствора 0,12% в хлористом метилене с 2 каплями триэтиламина. Пробирку помещали в стаканчик, заполненный смесью льда и натрия хлорида (1:1). Аэ гидрид барботировали через поглотительный раствор в течение 30 мин. Затем газоотводную трубку вынимали и добавляли в пробирку с поглотительным

раствором хлористый метилен (до 5 мл), перемешивали и раствор переносили в кювету спектрофотометра. Параллельно проводили контрольный опыт. Определяли оптическую плотность раствора при длине волны 533 нм в сравнении с контрольным опытом. Концентрацию в пробе рассчитывали по калибровочному графику.

В результате валидации методики определены

параметры:правильность90,6-109,4 %, линейность (критерий приемлемости 0,999), специфичность (методика специфична определению несколько мешает только примесь сурьмы), диапазон концентраций 0,05-5 мкг. Предел количественногоопределения составил 0,005 мкг/г. Аттестационные испытания методики показали её соответствие критериям приемлемости, что указывает на достоверность полученных результатов. Разработанная методика включена в проект ОФС «Определение содержания мышьяка в лекарственном растительном сырье» для ГФ XII издания.

Количественное определение содержание Asb водных извлечениях и почвах проводили по разработанной методике после упаривания досуха 100 мл извлечения (для водных извлечений) и предварительного озоления образцов с натрия гидроксидом сухим с последующей экстракцией хлористоводородной кислотой раствором 10% (для почв).

3. Определение содержания мышьяка в лекарственном растительном сырье, водных извлечениях и почвах

С использованием разработанной методики установили содержание Asb образцах JIPC, реализуемом через аптечную сеть (рисунок 1).Содержание As в исследованных образцах не превышало 0,053 мкг/г, а в большинстве из них составило 0,012-0,020 мкг/г. В 32 % образцов (бессмертника цветки, пижмы цветки, можжевельника плоды, тыквы семена, сенны листья, бадана корневища, 1 из 4-х образцов мать-и-мачехи листьев) концентрации As были ниже предела обнаружения метода (менее 0,005 мкг/г).

Содержание Ав, мкг/г 0,06-------------------------------------------------

0,05 -------- -------------------------------------------

0,04------------------ -------------------------

0,03---------------------------

0>02-----------------------------------

1111 м I И

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

виды ЛРС

Рисунок 1. Сравнительное содержание Ая в некоторых видах ЛРС из аптечной сети Санкт-Петербурга.

Обозначения: По оси абсцисс: 1 - тополя чёрного почки, 2 - багульника болотного побеги, 3 - хмеля соплодия, 4 - пустырника трава, 5- омелы белой побеги, 6 - ромашки аптечной цветки, 7 - мать-и-мачехи листья, 8 - солодки корни, 9 - алтея корни, 10 - эрвы шерстистой трава, 11 - аира корневища, 12 - сушеницы топяной трава.

В связи с отсутствием норм содержания Аэ в ЛРС в качестве ориентировочных критериев экологической чистоты использовали допустимые уровнидля БАД на растительной основе по СанПиН 2.3.2.1078-01 (0,5 мкг/г). Проведенные исследования показали, что в изученных образцах ЛРС содержание Ав не превышало эту норму.

На следующем этапе исследования проведена оценка содержания Азв заготовленных образцах ЛРС,водных извлечений, почв и рассчитаны значения транссредового перехода Аэв системе «почва-ЛРС-водное извлечение» определили его содержание в образцах почвы, сырья и водных извлечениях.

Переход в системе «почва—> ЛРС» изучили на примере мать-и-мачехи листьев. Установили, что содержание Аз в почве снижалось с удалением от эпицентров выброса предприятий и составило 0,029 - 0,80 мкг/г, что значительно ниже среднего содержания в подзолистых почвах РФ и не превышало допустимых норм для почв. Содержание в образцах ЛРС не превышало 0,083 мкг/г, а среднее значение перехода Ая в системе «почва—» ЛРС» составило 5,5 ± 2,6 %, что указывает на незначительное поступление Абиз почв региона.

Изучение перехода Аясистеме «ЛРС—> водное извлечение» проводили на примере настоев мать-и-мачехи листьев, валерианы корневищ с корнями и отваров*воща полевого травы, брусники листьев. Установлено, что содержание в изученных образцах ЛРС не превышало - 0,200 мкг/г, а водных извлечений -0,011 мкг/мл, а средние значения перехода составили 19 - 67% (рисунок 2). % перехода Аэ

70 -

60 -

50 -

40 -

30 -

20 -

10 -

0 настой отвар отвар настои

мать-и- хвоща Ьрусники валерианы мачехи полевого листьев корневищ с листьев травы корнями

Водные извлечения из ЛРС

Рисунок 2. Средние величины перехода Ав в системе «ЛРС-водное извлечение».

Обнаружено, что дляобразцов мать-и-мачехи листьев наибольшие значения перехода различались в зависимости от места сбора ЛРС: 22 % (Х^ 3,7 ± 1,1 %) - в образцах, собранных в окрестностях завода по переработке сланцев и до 100 % (ХсР 33 ± 9 %) - в образцах из окрестностей завода по переработке алюминия.

4. Изучение влияния различных факторов на содержание неорганических экотоксикантов в лекарственном растительном сырье

Исследование влияния биотических и абиотических факторов на содержание экотоксикантов (Аб, фторидов, N1 , Бе, Си, Мп и Ъп) в сырье проводили в мать-и-мачехи листьях, избранных в качестве модельного вида ЛРСдля исследования подобного рода. Мать-и-мачеха широко распространена на территории Северо-Западного региона, что позволило взять представительную выборку образцов в окрестностях 9 промышленных предприятий СЗ РФ с различным характером деятельности. Наиболее выражены выявленные

тенденции были для образцов JTPC, собранных в зонах воздействия двух предприятий - по производству алюминия и по переработке сланцев.

Установлено, что с увеличением в выбросах предприятия содержания Ash фторидов их концентрации в JIPC возрастали. Наиболее выражено это проявлялось для фторидов, средние концентрации которых в образцах ЛРС составили 0,367- 80,9 мкг/г и различались в 220 раз. Наименее выражены изменения концентраций Си (средние значения варьировали в диапазоне 3,016,42 мкг/г и различались в 2,2 раза). Для остальных металлов определенных зависимостей не выявлено.

Определение содержанияэкотоксикантовв образцах JIPC, заготовленных на расстояниях 0 - 10 км от предприятий по восьми основным румбам розы ветров показало, что с удалением от промышленных предприятий содержание As и фторидов в сырье снижалось (рисунок 3). Для Ni, Fe и Сиэта тенденция менее выражена, а для Zn и Мп практически отсутствовала.

Для оценки степени загрязнённости сырья определили содержание изучаемыхэлементов в JIPC, собранном в районах, принятых в настоящем исследовании в качестве фоновых. Эти концентрации составили: в мать-и-мачехи листьях: As - менее 0,005 мкг/г, F- 1,24 ± 0,12, Ni - 0,685 ± 0,16, Fe - 79,0 ± 34, Си - 5,73 ± 0,40, Мп - 24,6 ± 4,3, Zn - 26,1 ± 6,0 мкг/г;в JIPC неофициальных видов As-не более 0,013 мкг/г.

Затем выявили зоны техногенного воздействия предприятий, в пределах которых концентрации элементов в мать-и-мачехи листьях превышали фоновые: 1)- менее, чем в 3 раза: 2) - в 3-10 раз, 3)- более, чем в 10 раз.

0,03 0,06 0,04 0,02 0

содержание мышьяка, місг/г

73 5 15 13 1 03 О 03 1 и 2,5 33 5 7,5 10

к югу к северу расстояние, км

содержание ^ішьяка.ЗГ

мкг/г........."

Ы 2.5 15 1 03 О 0,5 1 33 5

к юго-западу к северо-востоку расстояние,км

содержание мышьяка, . мкг/г

13 0,5

к западу

0,5 1

к востоку

23 33 5

расстояние, км

содержание мышьяка, мкг/г_________

2.5 1 0,5 0 03 13 2.5

к юго-востоку к северо-западу

3 4 5

расстояние, км

Рисунок 3. Содержание Абв мать-и-мачехи листьях в зависимости от расстояния до завода про производству алюминия (г. Волхов).

Обнаружено, что концентрации элементов в мать-и-мачехи листьях в 10 раз превышали фоновые на расстоянии до 10 км к северо-востоку и юго-западу от эпицентра выброса предприятия; в 3-10 раз превышали фоновые до 10 км в северном, северо-восточном и юго-западных направлениях и ограничивалась зоной 1,7-10 км в разных направлениях розы ветров (рисунок 4).

с

Рисунок 4. Зоны техногенного воздействия заводов по переработке алюминия и сланцев, в пределах которых концентрации элементов в мать-и-мачехи листьях были выше фоновых значений.

Обозначения: концентрации превышали фоновые в 3-10 раз (серая линия) концентрации превышали фоновые более, чем в 10 раз (чёрная линия).

На основании полученных данных рекомендовано не проводить заготовку растительного сырья ближе 10 км от промышленных предприятий.

Затем провели сравнительный анализ концентраций Ав и других неорганических экотоксикантов в мать-и-мачехи листьях, собранных на разных расстояниях от эпицентров выброса по румбам розы ветров, и средней повторяемостью летних ветров по этим направлениям (в днях) вокруг заводов по производству алюминия и переработке сланцев (рисунок 5). Установлено, что в зоне воздействия этих предприятий наиболее отчетливо влияние розы ветров прослеживается для Ъп и Мл, и не выражено для Ре.

сз

юз

сз

юз

7\ 2210 мкг/г

СЗ

ЮЗ

ю с

никель

св

ю

3,07 мкг/г

ю

-цинк

сз

30,1 мкг/г^

юз

'ЮВ 20 дней

Ю

СЗ

ЮЗ

марганец

св

33,4 мкг/г

"-'ЮВ 20 дней

Ю

Рисунок 5. Накопление отдельных элементов в мать-и-мачехи листьях, собранных в окрестностях сланцеперерабатывающего завода (линия) в зависимости от преобладающих направлений ветров в г. Сланцы (пунктир).

Обозначения: Цифрами обозначены повторяемость преобладающего ветра по отдельным румбам розы ветров (в днях) и содержания элементов (в мкг/г).

В ходе исследования была осуществлена сравнительная оценка средних концентрации Аб и других неорганических экотоксикантов в ЛРС, собранных на пробных площадках в одинаковых условиях техногенного воздействия. В

качестве объекта сравнения использовали модельный вид ЛРС - мать-и-мачехи листья. Определили коэффициенты (к) выражающие отношение среднего содержания элемента в сырье отдельных видов (в мкг/г) к его среднему содержанию в мать-и-мачехи листьях (таблица 1).

Таблица 1 - Коэффициенты относительного накопления неорганических экотоксикантов(к) в различных видах сырья.

Наименование ЛРС Значения коэффициента к

№ Бе Мп Си Хп Р Аэ

Хвоща полевого трава 1,3 0,6 1,3 0,7 0,9 0,8 0,6

Валерианы лекарственной корневища с корнями 3,7 3,2 1,2 1,4 1,1 1,2 9,2

Тысячелистника трава 1,2 0,9 1,1 1,4 1,0 1,0 —

Брусники листья 1,6 2,1 2,1 0,7 0,9 3,1 5,5

Зверобоя трава 0,4 0,6 2,8 1,3 1,5 5,4 0,5

Примечание. В качестве объекта сравнения выбраны мать-и-мачехи листья; «—» -концентрации Аз во всех образцах тысячелистника травы были ниже предела определения.

Установлено, что валерианы лекарственной корневища с корнями по сравнению с собранными рядом мать-и-мачехи листьями содержат большие концентрации Ав в 9,2 раза, N1 - в 3,7 раза, Бе - в 3,2 раза; в брусники листьях -Аб в 5,5 раза и фторидов в 3,1 раза; в зверобоя траве - фторидов в 5,4 раза. Для хвоща полевого травы и тысячелистника травы различия концентраций экотоксикантов по отношению к образцам сравнения были мало выражены по всем элементам.

5. Оценка фармакопейных показателей качества лекарственного растительного сырья, заготовленного в зоне воздействия промышленных предприятий

На следующем этапе исследований были определены фармакопейные показатели качества в мать-и-мачехи листьях, которые могут быть индикаторами техногенного загрязнения сырья (содержание золы общей и золы, нерастворимой в 10 % НС1, минеральной примеси, листьев побуревших и с бурыми пятнами

ржавчины) на примере JIPC, собранного в окрестностяхзаводов по производству алюминия и переработке сланцев.

Зола общая и зола, нерастворимая в HCl растворе 10 % определена в образцах в мать-и-мачехи листьев, собранных на разных расстояниях от эпицентров выбросов предприятий (рисунок 6).

к западу к востоку км к юго-востоку к север-западу км

Рисунок 6. Содержание золы общей и золы, нерастворимой в хлористоводородной кислоте растворе 10 %, в мать-и-мачехи листьях, собранных на разных расстояниях завода по производству алюминия.

Обозначения: Превышения норм ГФ XI золы общей (более 20 %) даны штриховкой, золы, нерастворимой в НС1 растворе 10 % (более 10 %) - сплошным серым цветом.

Установлено, что в образцах ЛРС, собранных вокруг заводов по производству алюминия и переработке сланцев, содержание в сырье золы с

удалением от эпицентра выброса предприятия в целом снижалось. Между величинами обоих видов золы заметна отчётливая положительная корреляция.

В образцах ЛРС, заготовленных у эпицентра выброса завода по производству алюминия, содержание золы общей составило 29,2 %, золы, нерастворимой в НС1 растворе 10 % составило 10,7 %. Аналогичные показатели для образцов ЛРС, собранных в эпицентре выбросов завода по переработке сланцев составили 26,3 % и 7,78 % соответственно. Установлено, что содержание золы общей в мать-и-мачехи листьях превышало допустимую фармакопейную норму (20 %) на расстояниях от эпицентра выброса промышленных предприятий: менее 5 км - от завода по переработке сланцев; менее 8 км -от завода по производству алюминия.

Установлено, что по мере приближения места сбора ЛРС к эпицентрам выброса промышленных предприятий содержание минеральной примеси в мать-и-мачехи листьях возрастало. В окрестностях завода по производству алюминия оно варьировало в диапазоне 0,015-3,3 %, с максимальным значением в образцах ЛРС, собранных на расстоянии 0,5 км к северу от эпицентра выброса. В ЛРС из окрестностей завода по переработке сланцев содержание минеральной примеси варьировало в пределах 0,18-4,5 % (при максимальном значении в образце ЛРС, взятом на расстоянии 0,25 км к северо-востокуот эпицентра выброса). Фармакопейные нормы (2 %) превышали в ЛРС, собранном в радиусе 0,5 км -от эпицентра выброса завода по производству алюминия и 1 км - от завода по переработке сланцев.

Определение в ЛРС показателя «листьев побуревших и с бурыми пятнами» Обнаружено, что по мере приближения мест сбора к эпицентру выброса алюминиевого завода содержание листьев побуревших в сырье возрастало и достигало 35% (Рисунок 7). Этот показатель был заметно связан с числом пятен некрозов на листовой пластинке (чем их больше, тем быстрее листья бурели при сушке). Установлено, что содержание побуревших листьев в образцах, заготовленных вокруг завода по производству алюминия, варьировало в диапазоне 0-35 % (среднее значение показателя составило 14,2 ± 3,6%). В сырье из окрестностей завода по переработке сланцев побуревшие листья отсутствовали.

Содержание листьев побуревших, % 40

30 20 10 о

й Щ К

Щ РгН щ еэ Ё] И Щ щ

1 2 3 4 5 6 7

место сбора

Рисунок 7. Содержание побуревших листьев мать-и-мачехи (в %), заготовленных на разных расстояниях от завода по производству алюминия.

Обозначения: места сбора на расстояниях от эпицентра выбросов предприятия 1 - 0,5 км к северу; 2 - 0,75 км к северу; 3 - 0,25 км к северо-востоку; 4-1 км к северо-востоку; 5 - 0,25 км к востоку; 6 - 0,25 км к северо-западу; 7-0,5 км к северо-западу. Линия указывает норму по ГФ XI (не более 8%).

В результате экспериментальных исследований установлено, в пределах санитарно-защитной зоны предприятия (на расстоянии до 1 км) по СанПиН 2.2.1/2..1.1.1200-03 внешние признаки образцов сырья не соответствовали требованиям ГФ XI.

На основании проведенных исследований даны методические рекомендации для составления инструкций по заготовке ЛРС в районах техногенного воздействия промышленных предприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные итоги диссертационной работы сводятся к следующим положениям:

1. На основании литературных данных представлена характеристика загрязнения сырья лекарственных растений соединениями Аэ, фторидами и тяжелыми металлами и обоснована необходимость разработки методов количественного определения содержания Аэв ЛРС для ГФ ХПиздания.

2. Разработаны оптимальные условия пробоподготовки и анализа ЛРС и водных извлечений и проведенавалидацияспектрофотометрической методики количественного определения Фы в ЛРС. На её основе разработан проект ОФС

«Определение содержания мышьяка в лекарственном растительном сырье» для ГФ XII издания.

3. Изучены региональные особенности накопления Аб в ЛРС Северо-Западного региона и ЛРС, реализуемого через аптечную сеть. Наибольшие концентрации Аб найдены в мать-и-мачехи листьях(0,200 мкг/г и 0,053 мкг/г соответственно). Установлено, что содержание Аб варьировало в диапазонах (в мкг/г): в почвах 0,023-0,800; в ЛРС <0,005 - 0,200; в водных извлечениях из ЛРС <0,005 - 0,011. В исследованных образцах сырья концентрации Аб не превышали допустимого уровня для БАД на растительной основе по СанПиН 2.3.2.1078-01.Средние значения переходаАБ из сырья в водные извлечения составили: для валерианы лекарственной корневищ с корнями - 67±13 %, для брусники листьев - 54±11 %, для хвоща полевого травы - 45±8 %, и для мать-и-мачехи листьев -19±3 %.

4. Определены диапазоны варьированиянеорганических экотоксикантов в ЛРС, собранном на Северо-Западе РФ в зонах техногенного загрязнения(в мкг/г):№< 0,1-12,0, Ре - 52,7-5100, Си - 1,26-92, Мп - 9,25-592,Ъп- 10,7-77,8 и фторидов -0,084-312; и в незагрязненных районах^в мкг/г): N1 - 0,520-0,840, Ре - 44,9-48,3, Си- 5,33-5,38, Мп - 18,7-28,8,гп- 32,1-43,8и фторидов - 1,24.

5. Изучено влияние характера деятельности и расстояния от эпицентра выброса промышленного предприятия, особенностей розы ветров и вида сырья на содержание Аб, фторидов и тяжёлых металлов в ЛРС. Установлено, что в ЛРС из районов воздействия завода по производству алюминия наблюдались повышенные концентрации фторидов, завода по переработке сланцев - Аб. Обнаружено, что при удалении от эпицентра выброса предприятия содержание Аб, Ре, № и фторидов ЛРС снижалось; Си - уменьшалось незначительно,Мп и

тенденция не выражена. Обнаружено, что максимальное содержание экотоксикантов наблюдалось в образцах ЛРС, собранных в северо-восточном и юго-западном направлениях от промышленных предприятий. Накопление обусловлено морфологическими и видовыми особенностями ЛРС. Максимальные концентрации найдены: Аб, Ре, № - в валерианы лекарственной корневищах с корнями; Мп, Ре, фторидов-в зверобоя траве; Си- в зверобоя траве, тысячелистника траве, валерианы лекарственной корневищах с корнями.

6. В Северо-Западном регионе рекомендуется проводить заготовки JIPC не ближе, чем 8 км от заводов по производству алюминия и переработке сланцев. Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы. Результаты работы позволяют внести дополнения в инструкции по заготовке лекарственного растительного сырья с учётом техногенного воздействия промышленных предприятий с целью обеспечения безопасности лекарственного растительного сырья и фитопрепаратов. Перспективой дальнейшей разработки темы может быть установление степени перехода фторидов в водные извлечения из сырья и обоснования необходимости нормирования этих токсикантов в JIPC.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Клемпер, А. В. Мышьяк в лекарственном растительном сырье / А. В. Клемпер //Изыскание

и создание природных лекарственных средств: Межвузовский сборник научных трудов с

)

международным участием, посвященный 25-летию кафедры фармакогнозии и ботаники Яросл. гос. мед.академии. - Ярославль, 2010. - с. 34-37.

2. Klemper, A.V. Content of arsenic in plant material/ A.V.Klemper, I.V.Gravel, G.P.Yakovlev//The 14lh International Congress PHYTOPHARM 2010. AbstractBook. -Sanct-Peterburg. 2010.-P.61.

3. Клемпер, A. В. Переход мышьяка в водные извлечения из растительного сырья, заготовленного у промышленных предприятий / А. В.Клемпер, И. В. Гравель //Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: Сб. науч. тр. - Пятигорск, 2011.-С. 112-113.

4. Клемпер, А. В. Определение валового мышьяка в лекарственном растительном сырье / Клемпер А. В., Гравель И. В. //Научно-методическая конференция «Гаммермановские чтения 2011»: Сб. науч. трудов. - СПб, 2011. - С. 70.

5. Клемпер, А. В. Сравнительное содержание мышьяка в лекарственном растительном сырье из зоны техногенного воздействия / А. В. Клемпер, И. В. Гравель //Матер. 1Междунар. конгресса «Физическое и духовное здоровье: традиции и инновации». - М., 15-16 ноября 2011г.- С. 205-208.

6. Клемпер, А. В. Содержание мышьяка в некоторых видах лекарственных растений из окрестностей промышленных предприятий/А. В Клемпер, И. В. Гравель//Матер. Х1Междунар.Конгресса«Здоровье и образование в ХХ1веке», 8-12 декабря 2010. -М..2011.-С. 98.

7. Клемпер, А. В. Роль твёрдых выбросов предприятий в загрязнении мать-и-мачехи листьев никелем, железом, мышьяком и фармакопейными видами золы / Клемпер А. В., Гравель И. В. // Актуальные проблемы фармакологии и фармации: Сб. науч. тр. - Барнаул, 2011. - С. 70-82.

8. Клемпер, А. В. Мышьяк в растениях - определение, формы, содержание / А. В.Клемпер, И. В. Гравель // Растительные ресурсы. - 2012. - Т. 48, № 1. - С. 155-162.

9. Клемпер, А. В. Мышьяк в листьях мать-и-мачехи из районов с различной техногенной нагрузкой / А. В.Клемпер, И. В. Гравель // Междунар. научно-методич. конф. «Сандеровские чтения»: Сб. науч. тр. - СПб, 2012. - С. 155-159.

10. Клемпер, А. В. Содержание золы в листьях мать-и-мачехи, собранных вокруг промышленных предприятий. / А. В.Клемпер, И. В. Гравель, А.П.Соловьёв, С. Т. Арутюнова // Научная конф. проф.-преп. состава Санкт-Петербургского государственного Аграрного университета: Тез. докл. - СПб, 2012. - С. 189-191.

11. Клемпер, А. В., Гравель, И. В. Источники поступления и содержание фторидов в растениях / А. В.Клемпер, И. В. Гравель // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2012.- № 26. - С. 32-35.

12. Клемпер, А. В. Сравнительное содержание мышьяка, фторидов и тяжёлых металлов в некоторых видах лекарственного растительного сырья / A.B. Клемпер, И. В.Гравель, И. В. Павлушков // Традиционная медицина. -2013. - № 5. - С. 238-240.

13. Клемпер, A.B. Транссредовой переход мышьяка в системе «почва-лекарственное растительное сырье-водное извлечение»/А.В.Клемпер, И.В.Гравель// Сеченовский вестник. -2013.-Xol.-C.77.

14. Гравель, И.В. Современные подходы к фармакопейной оценке содержания мышьяка в лекарственном растительном сырье/ И.В.Гравель, О.И.Терешкина, А.В.Клемпер, И.П.Рудакова, И.А.Самылина// Сеченовский вестник. -2013. -№2. -С.91-92.

15. Гравель, И.В. Необходимость фармакопейной оценки содержания мышьяка в лекарственном растительном сырье/И.В.Гравель, А.В.Клемпер, Г.П.Яковлев, И.А.Самылина, И.П.Рудакова, О.И.Терешкина//Фармация. -2013. -№8. -С.14-17.

16. Gravel. I.V. Passing of arsenic into infusum from leaves of coltsfoot growing up in the region of industrial impact/ I.V.Gravel, A.V.Klemper, I.A.Samylina, G.P.Yakovlev// Обзоры no клинической фармакологии и лекарственной терапии. The 17th International Congress PHYTOPHARM 2013. Abstract Book. Vienna. -2013. - T.l 1. -C.81.

На правах рукописи

Клемпер Алексей Владимирович

ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЭКОТОКСИКАНТОВ В НЕКОТОРЫХ ВИДАХ ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

14.04.02 — фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Печать А. В. Пономарёвой

Подписано к печати 25.11.2013. Формат 60x90/16. Бумага тип. Печать ризограф. _Гарнитура «Тайме». Печ. л.1,75. Тираж 100 экз. Заказ 1207_

Санкт-Петербург 2013