Морозов Александр Прокопьевич к т. н., доцент кафедры «Теплотехнических и энергетических систем»




Сторінка6/14
Дата конвертації18.04.2016
Розмір2.88 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

5. Дезинфекция веществ озонированием


При бактерицидном воздействии озон, как дезинфектант оказывает непосредственное влияние на цитоплазму и ядерную структуру клетки бактерии, вызывая прекращение активности сложных органических веществ белковой природы — энзимов. Вирусы уничтожаются при полном окислении их материи, состоящей из белка и одной из нуклеиновых кислот. Некоторые типы групп микроорганизмов быстро уничтожаются озоном (например, бактерии Coli, Poliovirus-1 и др.), а споровые формы бактерий оказывают более высокое сопротивление.

Озон обладает бактерицидным и вирулицидным эффектом, например, уничтожает бактерии тифа и холеры. Механизм воздействия состоит в разрушении бактерий путем инактивации бактериальных протеинов, т.е. диффузией через мембрану клетки в цитоплазму с поражением жизненных центров. Устойчивый бактерицидный эффект наблюдается при рН от 5,6 до 9,8 и t = 037 C, при концентрациях остаточного озона 0,4 мг/л [5,6].

Некоторые продукты реакции, получаемые при взаимодействии О3 и органических веществ, могут быть в свою очередь сильными бактерицидными агентами, способными вторично воздействовать на микроорганизмы водной среды. Например, спиртовая гидроперекись, получаемая при озонировании водного раствора алкенов:

Остаточная концентрация О3 уменьшается прямо пропорционально повышению рН и температуры, например при рН = 7,6 и t = 20 ºС остаточный озон в количестве 0,4 мг в 1 л воды разлагается менее чем 1 час. В воде, после деструкции озона наблюдается усиление активности бактерий и увеличение их числа. Это может объясняться следующим: 1) озон осуществляет трансформацию органических веществ до состояния, более податливого биоокислению, т.е. поставляет тем самым питательные элементы микроорганизмам, избежавшим его влияния; 2) в период озонирования окисляются различные фенольные группы, входящие в состав «ядер» гуминовых веществ, в присутствии которых биомасса находится в подавленном состоянии, не проявляя активной жизнедеятельности. Разрушение фенольных групп озоном, его полное разложение и наличие питательных элементов в воде создают условия для быстрого возрождения организмов.

Озон оказывает радикальное и быстрое воздействие на большинство вирусов (бактериофаги, вирусы полиомиелита и др.). Пороговая концентрация О3 составляет 0,4 мг на 1л воды, т.е. при концентрации остаточного О3 0,4 мг/л и продолжительности пребывания воды в контактной камере 4 мин достигается 99,99 % инактивации микроорганизмов, причем в 300 раз быстрее, чем хлором. Озон одинаково эффективно разрушает бактерии, вирусы, грибы, споровые бактерии простейших.

При озонировании обнаруживается внезапное и резкое бактерицидное действие О3, соответствующее критической дозе — 0,40,5 мг/л. Для меньших доз О3 его бактерицидность незначительна, но как только достигается критическая доза, отмирание бактерий становится резким и полным. Например, кишечная палочка, являясь наиболее стойкой к действию окислителей из всей группы кишечных бактерий, быстро погибает при озонировании. Озон действует на споры, цисты (bilharsiasis) и другие патогенные микробы, например, споры Bacillus subtilis уничтожаются в воде озоном в 3000 раз быстрее, чем хлором. Вирусы полиомиелита (и другие энтеровирусы) уничтожаются О3 за 2 минуты при концентрации – 0,45 мг/л. Бактерицидное действие О3 связано с протеканием реакций озонолиза, при которых также вступают в реакцию свободные радикалы. Озон разрушает ароматические ядра, но не действует на пиридиновые кольца. Полная гибель спор наблюдается только при дозе 10 мг/л и выше. Кишечная палочка практически полностью отмирает при дозе О3 — 2 мг/л. При концентрации О3 выше 3 мг/л у воды с органическими примесями появляется ароматический запах.

Совместное использование озонирования и ультразвука усиливает бактерицидный эффект, причем снижается на 70÷90 % расход О3. Механизм взаимодействия между О3 и УЗ, порождает явление синергизма, и заключается в распространении в воде УЗ волн с кавитацией, при этом стимулируется образование свободных радикалов и ускоряется переход О3 из газовой фазы в раствор.

При совместном озонировании и ультрафиолетовом облучении (УФО) ускоряется образование радикалов ОН, т.е. наблюдается активация веществ, подлежащих окислению, при введении в среду фотонов. Происходит мгновенное окисление стойких компонентов (спирты, хлоропроизводные и др.). При дезинфекции эффективность озонирования с УФО повышается в 103 раз. Например, в способе обработки воды озоном и УФ-лучами (пат. 4230571 США, С02В 3/08, опубл. 28.10.1980) используется аппарат (рис. 1), включающий: 1 — цилиндрический корпус; 2 — трубу, подающую воду; 3 — отводящую трубу; 4 — кварцевую трубу; 5 — УФ-лампу; 6 — патрубок подачи воздуха; 7 — осушитель воздуха; 8 — трубу озон-воздушной смеси; 9 — трубу Вентури; 10 — подающий насос; 11 — источник электроэнергии; 12 – озонатор. При этом подводящая и отводящие трубы 2 и 3 расположены тангенциально к поверхности корпуса 1. Вихревой поток воды обрабатывается УФ-лучами от лампы 5, а также образующимся в ней и в озонаторе 12 озоном через смеситель эжектора 9.



В установке для озонирования (пат. 435174 Австрии, С01В 13/12, опубл. 1.05.1973) вода посредством насоса 1 (рис. 2) циркулирует в системе очистки, включающей резервуар 2.



За счет некоторого вакуума, создаваемого на всасывающей линии насоса, окружающий воздух засасывается через приемный фильтр 3, проходит последовательно несколько озонаторов 4 и озонированный воздух через полипропиленовый дозирующий вентиль 5, поступает в обрабатываемую воду. Вся установка питается от одного источника энергии 6 (115 В, 60 Гц) через релейное устройство 7, которое позволяет включать напряжение на озонатор только при работающем двигателе 8 насоса 1. Питание озонаторов осуществляется через устройство 9, включающее полупроводниковый преобразователь (для повышения частоты и смещения по фазе тока и напряжения на 90, что обуславливает наиболее благоприятные энергетические характеристики), и высоковольтный трансформатор. Каждый озонатор состоит из высоковольтного центрального цилиндрического электрода 10, окруженного диэлектрическим слоем, и заземленного коаксиального металлического корпуса 11. Воздух проходит из входной камеры 12, также изготовленной из диэлектрического материала, через множество сверлений 13, озонируется в зоне тихого электрического разряда в кольцевых пространствах между электродами и озонированный газ удаляется через камеру 14. Существует зависимость между влагосодержанием воздуха (выраженным через температуру точки росы tр) и содержанием в нем O3 после озонатора. При tр = - 20 ºС концентрация O3 в озонированном воздухе на ~ 16 % меньше максимальной (при прочих равных условиях), которая достигается при tр = - 50 ºС. Наличие влаги приводит также к искрению электродов и возникновению дуги, что может привести к понижению диэлектрической прочности диэлектриков и даже вызвать их разрушение. Под воздействием тихого электрического разряда во влажном воздухе образуется азотная кислота, корродирующая электроды, например, при влагосодержании озонированного воздуха 3,7 г H2O на 1 кг образовавшегося О3 синтезируется также до 26 г HNO3.

Озон и озониды могут использоваться для подготовки и дезинфекции воды минеральных и лечебных ванн. В связи с высокой минерализацией таких вод используется коагуляция, фильтрование, обработка окислителями, и дополнительно, обеззараживание О3, без снижения лечебных свойств воды. Например, состав для очистки воды для ванн (заявка 60-136507 Японии, А61К 7/50, С02F 1/50, опубл. 20.07.1985), содержит комбинацию 5÷99 % неорганических перекисей (перкарбонат Na, перборат Na) и 1÷40 % производных янтарной кислоты RCH(COX)CH2COOY, где R=C10C22 — алкил или алкенил; X и Y = Н, щелочной металл, NH4 или водорастворимый алканоламин, а также озониды.

Для снижения числа микробных загрязнений предлагается (заявка 3214361 ФРГ, А61L 2/20, A23L 3/34 опубл. 20.10.1983) противомикробное средство, состоящее из смеси одного или нескольких газов и паров (O3, ClO2, пропиолактон, смеси SO2 и муравьиной кислоты и др.) и предназначенное для обеззараживания насыпных материалов, изделий, упаковок и т.д. При обработке газами на поверхности материалов образуется слой конденсационной воды, в которой происходит растворение газов (510 мг/л), образовавшийся раствор обладает более эффективным действием по сравнению с чистыми газами. После достижения требуемой чистоты поверхности остатки раствора газов удаляют потоком воздуха. Время действия газом — менее 1 секунды. При инактивации вирусов в жидкости озоном, путем пропускания потоком воздуха с O3, процесс ускоряется в присутствии 0,5 Н NaHCO3.

Устройство для бактерицидной обработки поверхности материалов (а. с. 1183046 СССР, А23L 3/32, БИ, 1985, № 37), содержит осушитель, холодильник, смеситель и датчики: концентрации O3, скорости потока и температуры, установленные в корпусе и смесителе. Причем датчики через блок обратной связи подключены к озонатору, побудителю расхода газа, увлажнителю и холодильнику.

Для очистки внутренних стенок стальных, стеклянных или деревянных контейнеров предлагается (пат. 4874435 США, A61L 2/00, В08В 3/02, опубл. 17.10.1989) озонирование, путем обработки их озонированной водой (с концентрацией O3  0,20 л/мин) под давлением.

В способе стерилизации медицинского инструмента озонированным воздухом (заявка 2528704 Франции, А61L 2/08, опубл. 23.12.1983), облученным электромагнитными волнами с частотой f = 300016000 МГц, используется устройство, содержащее камеру, снабженную вентилятором, нагревателем и генератором электромагнитных волн, в которую подают O2, озонированный воздух или O3.

Генератор высоконасыщенной озоном воды (пат. 4900481 США, В01F 3/04, опубл. 13.02.1990) предлагается использовать, например, при мытье рук в медицине, пищевой промышленности, фармакологии и т. д. Причем вода подается в генератор сквозь сужение в трубе и инжектируется в камеру декомпрессии, в верхней части которой имеется клапан, соединяющий камеру с генератором озона. За счет пониженного давления, создаваемого благодаря эффекту Вентури, в камере декомпрессии озон сквозь клапан всасывается в нее и смешивается с водой.

Озон оказывает защитные свойства от вредного воздействия микроорганизмов на пищевые продукты и фармацевтические препараты. Например, при воздействии на споры аспергилл, пеницилл, молочнокислых бактерий суспедированных в воде при концентрации 106 ÷ 109 частиц/мл, путем пропускания через взвесь озона с концентрацией 0,30,5 мг/л со скоростью 1455 мл/мин и временем экспозиции от 5 с до 4 ч при t = 5÷20 С, споры аспергилл погибают после 90180 мин; дрожжей - через 810 мин; бацилл - через 180240 мин. Клеткам дрожжей достаточно для гибели 510 минут действия озона; молочнокислых бактерий 1520 с; а клетки Candida paracreus погибали через 60 мин. Бактерицидный эффект озона усиливается добавлением 15 % NaCl и снижается в присутствии 110 % сахарозы. Добавление пшеничной муки в концентрации 0,21 % снижает бактерицидный эффект озона против дрожжей и спор бацилл и усиливает против спор грибов. Также отмечается усиливающий эффект 0,21 % чесночного порошка в отношении спор бацилл.

Озонирование используется в способе получения стерильных жидкостей в закрытых сосудах (пат. 66489 ГДР, A61J, опубл. 20.04.1969), применяемых для приготовления фармацевтических препаратов. Пример реализации способа: 10 л 0,9 % раствора NaCl с pH = 7 насыщают 15 мин смесью О3 + О2, содержащей 15 % О3, через 15 мин в жидкости содержится О3 – 4 мг/л. Жидкость заливают в сосуды и сразу закрывают, через 2 часа микробы погибают, а через 6 часов О3 в сосудах разлагается.

В способе обезвреживания бактерий в питьевой воде (заявка 2222385 ФРГ, С02В 3/08, опубл. 15.11.1973), хранящейся в герметичных емкостях, предложено перед герметизацией озонировать воду до концентрации О3 - 0,21 мг/л, предпочтительно - 0,30,5 мг/л.

Стерилизация льда озоном увеличивает на 40 % продолжительность хранения рыбы. Применение такого льда для охлаждения напитков не придает им неприятного вкуса, что свойственно льду, полученному из хлорированной воды.

Озонирование воды для лечебных ванн позволяет дезодорировать многократно применяемые лечебные воды, а также активировать жемчужные ванны. При этом коэффициент переноса озона в воде можно определить по формуле:

kL, = 1,2(P/V)0,5Q0,5;

где P - мощность на валу мешалки или мощность компрессора, кВт; V —объем кюветы, в которую подают О3 для насыщения воды, л; Q - объем О3, подаваемый на единицу объема кюветы, в минуту.

При перемешивании и увеличении глубины кюветы можно достигнуть растворение 310 г О3 на 1 кВтч затрачиваемой энергии.

Устройство для дезодорирования и стерилизации объектов при низком уровне относительной влажности (пат. 5141722 США, A61L 2/00, опубл. 25.08.1992), состоит из камеры, в которую вмонтированы генераторы О3 и ClO2, которые вступают в реакцию с образованием ClO3, обеспечивающей высокий бактерицидный эффект. Также предусмотрено наличие адсорбента для удаления O2 и Cl2 по завершению реакции. Другое устройство (заявка 2695828 Франции, А61L 11/00, 2/20, опубл. 25.03.1994) используется для обеззараживания отходов (пластиковых, текстильных, металлических и других) и включает систему, генерирующую озон.

Способ очистки воздушной среды помещений (а. с. 1762936 СССР, A61L 9/015, опубл. 09.07.1990) включает воздействие на среду озоном с концентрацией 20100 мкг/м3. В другом варианте этого способа озонирования воздушной среды (а. с. 1725898 СССР, А61К 31/185, 33/00, опубл. 09.01.1989) для профилактики заболеваемости, за счет усиления неспецифической резистивности организма, поддерживают концентрацию О3 на уровне 4060 мкг/м3 и дополнительно вводят аскорбиновую кислоту.

Дезинфицирующие композиции (заявка 92006719/14 России, А61L 2/16, опубл. 26.10.1992) включающие: активнодействующие вещества - жидкие или кристаллические перекисные соединения (в том числе озониды); модификаторы - хелатные соединения, также ПАВ и наполнитель. По заявке 92006721/14 России вместо хелатных соединений в качестве модификаторов используют карбоновые кислоты или их производные, а по заявке 92006720/14 России с той же целью применяют фосфорсодержащие полидентантные вещества.

Малогабаритное устройство (заявка 92011915/13, A01F 25/00, России, опубл. 15.12.1992) для продления срока хранения плодоовощей, включает высоковольтный трансформатор, блок генерации озона, атомарного кислорода и отрицательных ионов, воздуходувку, емкость для хранения в виде пластикового мешка с жесткой горловиной и замкнутый контур циркуляции газа. Газ с озоном обтекает поверхность плодов, убивая на поверхности бактерии и купируя гнилостные процессы.

Способ консервирования натуральных соков (а. с. 1091904 СССР, А23L 3/26, 2/24, опубл. 05.07.1982) например, березового, включает его обработку физико-химическими агентами, причем для сохранения биологической ценности сока и упрощения процесса его консервации, используют озоно-воздушную смесь и обработку проводят в 3-4 стадии с интервалом между ними 2030 мин при суммарной концентрации озона — 0,050,4 мас. % от объема сока, при этом при первой обработке концентрация О3 составляет 0,0250,3 мас. % от объема сока.

Устройство для озонирования воды (а. с. 1081130 СССР, С02F 1/78, опубл. 31.01.1983) состоит из корпуса, разделенного фильтросной пластиной на камеру разделения и контактную колонну, трубопровода и патрубков для подачи обрабатываемой воды, озоно-воздушной смеси и удаления обработанной воды, причем для уменьшения габаритов и повышения коэффициента использования озона, контактная колонна дополнительно снабжена анодом и катодами, выполненными в виде перфорированных пластин и установленными параллельно фильтросной пластине, причем анод расположен над катодами.

Устройство для бактерицидной обработки жидких сред (а. с. 1007678 СССР, А61L 9/00, опубл. 01.04.1981) содержит емкость для среды и генератор озона с высоковольтными электродами, причем для одновременной активации лечебных и бактерицидных свойств среды, емкость для среды установлена над генератором озона и имеет пористое дно, выполненное из электропроводного гидрофобного материала, при этом высоковольтные электроды подключены к дну емкости.

Устройство для обеззараживания воды электрическими разрядами (а. с. 960130 СССР, С02F 1/48, опубл. 17.11.1980) состоит из генератора высоковольтных импульсов, воздушного разрядника, технологической камеры с электродной системой и емкости для обеззараживаемой воды, причем для снижения удельных энергетических затрат и повышения производительности, оно снабжено узлом откачки озона из разрядника, установленным между воздушным разрядником и емкостью для обеззараживания воды.

Устройство для стерилизации и дезодорации воздуха и помещений методом комбинированного воздействия УФ-излучения и озона, состоящее из фотоозонатора и вентилятора, создающего поток воздуха в воздухопроводе (заявка 93041489 России, A61L 9/015, опубл. 17.08.1993), дополнительно снабжено реакционным объемом, в который поступает воздушно-озоновая смесь из озонатора и служащим для увеличения времени взаимодействия озона в высокой концентрации с загрязненным воздухом. Далее смесь воздуха с озоном поступает в помещение (в отсутствии людей) или в деструктор озона, где его концентрация снижается ниже 0,1 ppm.

Способ получения озонированной воды (заявка 93048132/26 России, C02F 1/78, опубл. 13.10.1993), используемой для стерилизации в медицине и в которой концентрация озона, медленно убывает со временем, предусматривает добавление в подготовленную для озонирования воду 0,1 % от ее объема, уксусной кислоты и прокачивание полученной смеси через блок озонирования.

Адсорбционная способность веществ в присутствии озона снижается [39], причем они десорбируются и удаляются из помещений воздухом в виде более низкомолекулярных соединений. При озонировании помещений и УФ облучении наблюдается эффективное бактерицидное действие. При озонировании помещений, с целью их очистки, концентрация озона должна достигать 5÷10 мг/м3 (для сравнения ПДК — 0,16 мг/м3 при длительности 20÷30 минут и 0,03 мг/м3 — среднесуточная). При концентрации 0,01÷0,02 мг/м3 озон является физиологически полезным. Через несколько минут после включения озонаторов люди должны покинуть помещения, плотно закрыв двери. В помещении озон быстро распадается. Озонирование складских помещений снижает потери овощей и фруктов. Озонированный данным способом воздух может использоваться для обеззараживания и обесцвечивания воды; очистки сточных вод; консервирования зерна; улучшения свойств муки; для интенсификации получения кислот (фталевой, глиоксалевой), для отбеливания воска, масла и целлюлозы; для ускорения сушки лаков и красок.

В способе стерилизации медицинского инструментария (заявка 95121674/14 России, А61L 2/20, 18.12.1995), включающем обработку объектов стерилизации обеззараживающим газом, подаваемым в стерилизационную камеру в газовом потоке, для повышения качества обработки в качестве обеззараживающего газа используют озон. В варианте исполнения озон подают в стерилизационную камеру в потоке воздуха при его содержании 0,1÷0,3 г/м3, причем расход подаваемой озон-воздушной смеси составляет 0,1÷5 м3/ч на 1 м3 объема стерилизатора и обработку осуществляют в течение 0,2÷2 часа при температуре t = 0÷50 С.

Устройство для уничтожения насекомых и патогенной микрофлоры (заявка 95121522/13 России, А01М 1/22, 22.12.1995) включает трансформатор с магнитным шунтом, нелинейное сопротивление и контакты для подключения релейных средств в первичной обмотке трансформатора, где так же установлен гаситель импульсных перенапряжений для предупреждения повреждения обмоток трансформатора и электродную сетку, подключенную к вторичной обмотке трансформатора. Дополнительно оно снабжено барьерным озонатором, озоно-генерирующий электрод которого установлен на внешней стороне цилиндрического стеклянного барьера, а электродная сетка снабжена приспособлением для изменения межэлектродных расстояний и сообщена с озонатором. Причем в качестве гасителя импульсных перенапряжений используется высокоомный резистор.

В способе выращивания птицы (пат. 2110911 России, А01К 31/00, 27.07.1994), включающем создание микроклимата в зависимости от возраста птицы, управление кормораздачей в процессе потребления корма, регистрацию количества корма и прироста массы птицы и подачу озона, его подают в поток распыленного в воздухе корма и поддерживают заданную концентрацию озона в соотношении: 10000 ≤ Мко ≤ 100000, где Мк – масса корма; Мо - масса озона до полного заполнения малообъемных кормушек.

Для повышения энергетической эффективности систем вентиляции и кондиционирования воздуха с химической и бактериальной очисткой, авторами пособия [2] исследовалась возможность обогащения приточного воздуха озоном в концентрации 25100 мкг/м3, что соответствует условиям, благотворно влияющих на здоровье человека и адекватно процессу самоочистки, происходящему в природе. При воздействии озонированного воздуха происходит уменьшение концентрации, деструктивное окисление и конверсия загрязняющих веществ. Рассматривались два способа: сухой метод, когда приточный воздух обогащается озоном, получаемым в озонаторе, работающем совместно с системами вентиляции, и мокрый метод  когда приточный воздух озонируется в процессе влажной обработки в камере орошения кондиционера или скруббере, с помощью озонированной воды. Метод озонирования изучался экспериментально в модельных условиях соответствующих по составу и концентрации вредных веществ в воздухе, рабочим зонам коксохимического производства (по фенолу, толуолу и бензапирену) и участку аммиачно-холодильных машин хладокомбината (по аммиаку). В результате исследования получено, что для обеспечения санитарных норм по ГОСТ 12.1.00588 на воздух рабочей зоны, для приведенных загрязнителей, необходим удельный расход электроэнергии в диапазоне 0,08  0,15 Втч/м3. При озонировании воздуха концентрация фенола уменьшилась с 0,5 до 0,06 мг/м3 (ПДК  0,1 мг/м3) и образовалась муконовая кислота, ПДК на которую вообще отсутствует, при этом возможно снижение риска онкологических заболеваний кроветворных органов и легких на 40 ÷ 60  (по данным Американского агентства охраны окружающей среды). При отсутствии людей в цехах возможен режим интенсивной очистки помещений от адсорбированных загрязнителей, с повышением концентрации озона в воздухе выше ПДК (больше 100 мкг/м3).

6. ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОНА В МЕДИЦИНЕ

При воздействии газообразным озоном на человека [2], у него, прежде всего, наступает раздражение верхних частей дыхательного тракта, а затем и головная боль - уже при концентрации О3 в воздухе равной 2 мг/м3. При 3 мг/м3 через 30 минут вдыхания у человека появляется сухой кашель, сухость во рту, снижается способность концентрировать свое внимание, нарушается аппетит и сон, появляются боли под ложечкой, чувство «ватности» рук и ног, кашель с прозрачной мокротой, чувство оглушения, воспаление легких, повышается давление в глазном яблоке и ухудшается зрение, угнетается секреторная функция желудка, снижается чувство восприятия боли. Под воздействием озона меняется и иммунобиологическая реактивность организма вследствие его сенсибилизации белковыми и другими продуктами озонолиза, образующимися непосредственно в организме под воздействием пероксидов. Длительное воздействие озона на человека повышает заболеваемость хроническими респираторными инфекциями, туберкулезом и пневмониями, что связано с мутацией патогенной микрофлоры и неспособностью организма быстро реагировать на это выработкой соответствующих антител, в связи с перенапряжением механизмов аллергизации, характеризующихся снижением содержания гистамина в легких.

Но, при других условиях воздействия на организм озон, наоборот, является имуноактиватором, повышая чувствительность к 5 гидрокситриптамину, снижая активность моноаминоксидазы в легких и сыворотке крови, повышает содержание гистамина в легких, увеличивает в крови содержание  и  глобулинов на фоне снижения уровня альбуминов и при сохранении общего содержания белка. Комфортной для человека является концентрация озона  0,1 мгм3. Однако, присутствие озона в воздухе в количестве 0,2 мгм3 уже отрицательно влияет на организм человека, усиливает бронхоспазм, ухудшает дыхание, а при длительном воздействии вызывает морфологические изменения в легких бронхит, эмфизему, пневмонии, повышает эритроциты, окисляя липиды различных тканей, ослабляет организм к воздействию респираторных инфекций, угнетает рефлекторную и секреторную функцию желудка. В связи с высокой чувствительностью человека к озону на работу с озонаторами не должны допускаться лица, болеющие различными дыхательными и сердечными заболеваниями астмой, эмфиземой, бронхоэтазиями и трахеитами), различными аллергическими заболеваниями с недостаточностью окислительных ферментов, низким уровнем гемоглобина, болезням сердца, повышенным давлением крови и заболеваниями почек. Работающие на озонаторных установках должны употреблять профилактическое питание с повышенным содержанием жиров и витамина Е (сливочное масло, молоко, яйца, хлебопродукты из цельного зерна, зелень), что способствует снижению процессов повреждения клеток организма от окисления озоном. Индикатором озона могут быть некоторые растения чувствительные к озону, например, табак, он реагирует на О3 в концентрации 0,1 мгм3 изменением окраски листьев, появлением на них бурых пятен, обесцвечиванием и усыханием участков, начиная с периферии, причем озон поглощается хлоропластами растений.

Оптимальная концентрация озона, стимулирующая развитие живых организмов и позволяющая увеличивать вес животных [46] составляет 0,060,08 мг/м3. При концентрации озона  1 мг/м3 происходит угнетение активности системы антиоксидантной защиты, изменяется характер перекисного окисления липидов.

Положительное биологическое действие озона 47 возможно лишь при его концентрации ниже ПДК - 100 мкг/м3 (среднее значение 18 мкг/м3 находится ниже порога определения озона по запаху). Введение в воздух озона приводит к образованию в нем легких отрицательных ионов:

О3 + М -  О3- + М;

где О3 -молекула озона М - тяжелый отрицательный ион О3-- легкий ион озона М - частица аэрозоля.

Скорость ионизации воздуха при добавлении озона 47:

V = 5,610-2  С  N -;

где V - скорость ионизации, ион/см3ч С - концентрация озона, мкг/м3; N - концентрация тяжелых ионов, ион/см3.

При концентрации С = 20 мкг/ м3 в течении 1 часа образуется 11,2 тыс. ионов О3- на 1 см3 воздуха. Причем, именно отрицательные ионы озона определяют целебные свойства воздуха курортов.

Озон при длительном воздействии, уже в концентрации 10-5 % действует на субклеточные структуры, участвует в реакциях перекисного окисления липидов и выступает как источник повреждения клеточных мембран [48]. Считается, что даже тех количеств озона, которые имеются в нормальном воздухе, достаточно для того, чтобы инициировать перекисное окисление жирных ненасыщенных кислот в организме. При этом необходимо вводить в организм вещества, обладающие Е - витаминной активностью.

Перекисные соединения оказывают на организм многофункциональное действие, в том числе гемолитическое и радиомимическое. Например, гидролиз перекисных соединений может привести к образованию H2O2, влияющей на каталитическую активность крови. Например, 2÷6 -ный раствор H2O2 (возможно и другие перекиси) быстро разлагается в организме каталазой крови и не дает токсического эффекта. При поступлении O3 через легкие в результате реакции переокисления вызываются изменения белковолипидной структуры клеточной мембраны.

Существует токсичность активного молекулярного O2 относительно термодинамических нестабильных соединений в живых организмах, способных к окислению. Возможным отрицательным воздействием O2 на живые организмы является инактивация ферментов, обусловленная окислением эффективных SH  групп ферментов. С другой стороны, биологическое восстановление O2 внутри организма генерирует: перекисный радикал — (O2); H2O2 - путем переноса электронов некоторыми оксидазами; OH - радикал, воздействующий на клетки, межклеточные барьеры, ферменты, нуклеиновые кислоты, полисахариды и т.д.; синглетный кислород — (Δg)1, который может взаимодействовать с боковыми цепями полиненасыщенных жирных кислот, с образованием липидных перекисей. Перекиси могут стимулировать генерацию токсичных продуктов метаболизма — Me OH, HCOOH, HCHO. Например, молональдегид участвует в старении, мутагенезе и канцерогенезе.

Свободные радикалы (CP) в жизнедеятельности растительных и животных организмов играют значительную роль, например, в строении раковых опухолей. Из всех свободных радикалов наиболее губительное действие на живые клетки оказывают гидроксильные радикалы. В то же время с помощью СР можно синтезировать противораковые средства. Исследователям, работающим с СР следует включать в свой рацион антиоксиданты — витамины С и Е. Активный свободный О2 может разрушать раковые клетки, поэтому противоопухолевые средства повышают уровень активного О2 и радикалов в организме.

Применение окислителей в медицине (например, кислорода, перекисей, озона и других) возможно в следующих направлениях:

1. Насыщение (смешивание, эмульгирование) лекарственных препаратов активным кислородом. Например, раствор для внутреннего применения (заявка 63-208526 Японии, А61К 33 /00, А23L 2/32), содержит определенное количество антацидных веществ и других активных ингредиентов, причем раствор помещают в стеклянный или пластиковый контейнер и пропускают О2 (или О3) под давлением. Количество растворенного О2 повышается до 50÷300 ч/млн в присутствии спирта, полиэтиленгликоля, перфторуглеродов. Полученный раствор эмульгируют добавлением ПАВ (например, глицеридов жирных кислот) и используют в качестве эффективного мягко действующего средства для лечения заболеваний желудка.

Внешнее средство в виде тонизирующего препарата для волос (заявка 63201112 Японии, А61К 7/06, опубл. 19.08.1988), способствует росту и восстановлению волосяного покрова, включает жидкость А (например, NaBrO3; 0,01÷1  аммиачной воды; 0,01÷1  триэтаноламина) и жидкость Б (0,050÷1  от веса NaBrO3, окисляющего вещества). При этом NaBrO3 ингибирует гормон 5дигидростерон, вызывающий выпадение волос. Вначале голову обрабатывают жидкостью А для ее смягчения и для набухания белков клеток эпителия, а затем жидкостью Б, причем в качестве окисляющего вещества можно использовать озон.

Ранозаживляющий препарат для местного применения (заявка 2663849 Франции, А61К 31/215, 31/20, опубл.29.06.1990) используется в виде мазей и кремов для ускорения заживления ран, варикозных язв, экзем, свищей заднего прохода, и содержит в качестве активных ингредиентов синергетические смеси рассчитанных количеств растительных или животных масел (кукурузного, кунжутного или миндального), насыщенных О2, и ацетилминдальной кислоты. Пример (в г): стериновой кислоты  1; аргинина 1,5; вазелинового масла  30; смеси (10:90) ацетилминдальной кислоты и кунжутного масла  40; консерванта  0,15; буры  10,1; воды  до 100.

Местное противогеморройное средство на основе растительных масел (заявка 2591110 Франции, А61К 35/78, 33/40, опубл. 12.6.1987) в виде гелей и супппозитуриев, содержащее в качестве активных ингредиентов 90÷95 % растительных масел (арахисовое, миндальное, сафлоры) обработанных по способу (заявка 2461744 Франции). Причем масло насыщают О2 и выдерживают в УФ свете до кислотного числа 30 - 300 мэкв (содержание окисленных глицеридов 5÷40), и получают продукт обладающий противовоспалительными, анальгетическими и ранозаживляющими свойствами, при высокой толерантности и низкой токсичности. Состав геля (в %): 94  масла, 6  аэросила 300. Это же средство может использоваться для лечения герпеса (заявка 2591109 Франции) и для лечения ревматизма и различных травм (заявка 2591108 Франции).

Для получения аминокислотных препаратов, обладающих противоопухолевым действием, используют (заявка 2002135332/15 России, А61К 31/195, заявл. 27.12.2002) модифицированную незаменимую аминокислоту (фениламин, триптофан, лизин, лейцин), обработанную УФ-излучением ( = 250350 нм) в течение 1280 часов при t = 1530 С и/или озоном при t = 1525 С.

2. Использование асептических свойств перекисей, например, в способе лечения трофических язв (пат. 2001619 России, А61К 35/14, опубл. 31.01.1991) осуществляется обработка раны 2  перекисью водорода с препаратом фибрина и наложением асептической повязки, причем рану засыпают порошком фибрина, выделенного из сгустка крови.

В другом способе (заявка 2618672 Франции, А61К 7/48, опубл. 3.08.1989), предлагается использовать перекиси, для лечения акне или себореи, в виде гелей, помады или эмульсий, содержащих 0,05÷10 % перекиси формулы R3C(R1)(R2)OOH, где R1 и R2=H, низший алкил; R3=алкил C1-C21, алкенил С217, алкадиенил С417, алкоксиалкил С219, алкорил, циклоалкил, или R1 и R3 вместе могут образовывать насыщенные или ненасыщенный цикл С46 .

Лекарственные препараты для реваскуляризации тканей (заявка 2649011 Франции, А61К 37/22, 33/40, опубл. 04.01.1991) при местном применении, содержат в качестве активного ингредиента оксидоэфир глицерина, получаемый из кунжутного, арахисового, кукурузного масел и масла сладкого миндаля, при его насыщении кислородом и интенсивном воздействии УФ излучения до степени пероксидирования 30÷3000 мэкв/кг и 5÷40 % содержания перекисей глицерида. Формы препарата: мази и кремы, содержащие 2÷99 % активного ингредиента. Пример реализации (в %): цетиловый спирт - 2; стеариновая кислота - 5; рецептура на основе глицериновых оксидоэфиров - 25; силиконы - 0,5; пропиленгликоль - 3; триэтаноламин  0,2; отдушки - 0,8; неионный эмульгатор - 0,3; деминерализованная вода - до 100 %.

3. Применение веществ, выделяющих активный кислород. Например, антимикробные составы (пат. 5035883 США, А61К 33/40, 31/79, опубл. 30.07.1991), используемые при лечении заболеваний человека, вызванных патогенными бактериями, грибами и вирусами, и применяемые наружно в дерматологии, в частности при грибковых поражениях ног, импетиго, фолликулитах и гинекологих заболеваниях, а так же при стерилизации. Составы содержат в качестве активных ингредиентов рассчитанные количества смеси поливинилпропилена, йода и H2O2 или других перекисей, высвобождающих свободный кислород.

Другие вещества, выделяющие кислород и используемые для лечения хронического ревматизма, коллагенозов, хронических дермопатий и атеросклероза (заявка 64-66117 Японии, А61К 31/165, А01N 37/44, опубл. 13.03.1989), содержат вещества состава 3R(RI)N-NR2(R3), высвобождающие активный кислород, например, в виде OH  радикалов, которые растворяют в соевом или другом растительном масле, добавляют фосфолипиды сои или яичного желатина и образуют эмульсию типа масло-вода.

Возможна ультразвуковая обработка соединений, повышающих физиологическую активность организма и используемых против опухолей (заявка 1-146829 Японии, А61К 45/00, А61К 41/00, опубл. 08.06.1989). При этом, для подавления развития опухолей предлагаются препараты, не оказывающие отрицательного воздействия на нормальные ткани и содержащие в качестве активных ингредиентов соединения, подвергнутые воздействию ультразвука (УЗ), генерирующие активный кислород в виде перекисей (например, порфирины, производные хлора, метиленовый голубой, флуоресцеин, акридины, родамины, тетрациклины и другие) и эффективные при внутривенном и пероральном введении в дозах 1÷150 и 2÷100 мг/кг, соответственно.

Для лечения опухолей применяются так же средства (заявка 2645747 Франции, А61К 35/78, C07C 57/26, опубл. 19.10.1990) содержащие 110 % перекисей жиров растительного и животного происхождения, получаемых пропусканием воздуха (или О2) через жидкие жиры и масла при t = 20 С, например, кукурузное или арахисовое масло, и 15 % окисленного производного ретинена-пентаенового С20 -соединения, несущего свободный или этерифицированный ретинол, ретиналь или ретиноевую кислоту. Формы выпуска препарата: порошки, кремы, мази, лосьоны, молочко, гели и эмульсии масло-вода, содержащиеся в микрокапсулах или многослойных липосомах. Например, состав крема (в г.): ретиноевая кислота – 10; перекись кукурузного масла - 10; вазелиновое масло – 150 мл; стеарат полиэтиленгликоля - 1,5.

4. Подавление высвобождения перекисей из тканей, в частности лечение синдрома пероксидации, путём введения антиоксидантов и купирования данного синдрома, за счёт ускорения активизации антиоксидантных систем. Например, для подавления высвобождения перекисей из тканей (пат. 4863923 США, А61К 31/38, С07D 409/06, опубл. 01.07.1988), приводящих к возникновению патологических состояний организма, для лечения параличей, инфаркта миокарда, атеросклероза, артритов и других воспалительных состояний, используется пероральное, парентеральное, местное, ингаляционное, ректальное или интраназольное введение препарата, содержащего в качестве активных ингредиентов производные бензотиофена, бензофурана, или нафталина изображенной формулы, где R=H или Ме; R1 и R2=бензил или C1÷C5 – алкил; R3=H или Cl; A=S, O или CH=CH; Y=COOH, CH2OH, CN, 5 тетразолил, CONR4R5; R4 и R5=H, низший алкил или их соли, эффективные в дозах 300 мг/кг.

Ион О-3 с нечётным числом электронов является носителем огромной химической активности озонидов, которые можно рассматривать как свободные радикалы с необычно большой продолжительностью жизни. Так как диспропорционирование иона О-3 идёт по схеме О-3-3 + 2Н+  Н2О2 + 2О2, катализируемое энзимом, называемым надперекисной дисмутазой, поэтому при определенной концентрации озон является ядом для живого организма. Причиной этому является образование иона озонида О-3 и надперекисного иона О-2, который в свою очередь генерирует Н2О2, а последняя - радикалы НО. Причём перекись водорода и радикалы НО также ядовиты. Клетки человеческого организма защищены от их вредного действия энзимами каталазой и пероксидазой, которые превращают их в воду. В присутствии надперекисной дисмутазы ионы О-2 диспропорционируют на воду и кислород. Поэтому увеличение концентрации ионов О2 в организме приводит к возникновению некоторых видов раковых заболеваний [40].

Продукты реакции О3 с олефинами уже при очень низких концентрациях оказывают бактерицидное действие на вегетативную микрофлору и могут быть использованы для обеззараживания ран и воздуха помещений, особенно с повышенной влажностью [41]. В экспериментах на животных не выявлено токсического действия этих озонидов при гистологических исследованиях.

Например, в способе получения перекисей ацеталей (пат. 1287579 ФРГ, А61J, С07С, опубл. 25.09.1969), содержащих полиэфирные группы (дополнение к пат. ФРГ 1255660), вместо простых эфиров этилен ненасыщенных полигликолей, озоном обрабатывают простые эфиры полипропилен гликолей. Пример реализации: раствор 10 г олеилгликолевого эфира (получен из олеилового спирта и окиси пропилена) в 100 мл CH2Cl обрабатывают озоном или газом содержащим О, до насыщения раствора. Большую часть CHCl отгоняют, добавляют 100 мл воды и удаляют в вакууме остатки CHCl. Остается бесцветная вязкая масса, растворимая в спиртах и ацетоне. Получаемые перекиси являются окислителями, устойчивыми к действию каталазы. Используют для физиологических и технических целей, а также в качестве дезинфицирующего средства.

Способ производства физиологически активных препаратов (пат. 1300564 ФРГ, А61К, А61J, С07С, опубл. 16.04.1970), предполагает получение устойчивых растворов перекисей ацеталей формулы RC (OA)OOH или RC (OH) OOC (OA) R’; (где R и R’ = остаток карбоновой кислоты, альдегида, кетона, спирта или углеводорода; А=остаток спирта), которые применяют в качестве дезинфицирующих средств, получения окислителей для физиологически–терапевтических целей и дезодорантов. Пример реализации способа: раствор 100 мл касторового масла в 100 мл додецилового спирта насыщают озоном или озоносодержащим газом. Температура при этом повышается до t = 4050 C. Получают раствор перекиси ацеталя, растворимый в спиртах, ацетоне, эфире, CHCI и мгновенно выделяющий йод из растворов KJ в ледяной AсOH.

Перекисные соединения, получаемые при озонировании, могут использоваться при лечении различных заболеваний, например, в способе лечения варикозного расширения вен (заявка 2705568 Франции, А61К 31/23, 35/78, Lab. Carilene, опубл. 2.12.1994), путем применения наружных препаратов, содержащих перекиси липидов растительного происхождения (из миндального, арахисового, кукурузного, касторового, кунжутного и других масел). Пример реализации (в %): цетиловый спирт - 2; стеариновая кислота - 5; перекиси липидов - 25; силиконы - 0,5; пропилен гликоль - 3; триэтаноломин - 0,2; отдушки - 0,8; эмульгатор - 6; консервант - 0,3; вода - до 100. Продукты разложения перекисей липидов, в свою очередь обладают биологической активностью, например, азелаиновая кислота имеет противоугревые свойства.

Препараты (пат. 5364879 США, А61N 43/26, опубл. 15.11.1994) содержащие триоксолан (озонид) и дипероксид или их производные, используются в медицине в виде наружных, ректальных или парентеральных назначений, для профилактики и лечения аутоиммунных заболеваний, бактериальных, грибковых и вирусных инфекций и воспалительных состояний. Пример реализации геля от ожогов (в %): гераниолтриоксолан - 1 карбомер-934  60 динатриевая соль ЭДТУ - 1 глицерина - 10 ПЭГ-400 до100.

В способе отделения таксола, обладающего противораковой активностью (пат. 5364947 США, С07D 305/00, 407/00, опубл. 15.11.1994), от цефаломаннина в экстрактах коры Taxus brevifolia, используется окисление цефаломаннина озоном до водорастворимых гидразонов. Экстракт, содержащий таксол (0,38 %) и цефаломаннин (0,14 %) растворяют в MeOH (120 мл) и АсОН (40 мл) и обрабатывают озоном, затем раствор продувают аргоном, упаривают твердый остаток и реактив Жирара (1,65 г) растворяют в МеОН (20 мл) и АcОН (140 мл), нагревают до t = 50 С, перемешивают 7 часов и упаривают. Твердый остаток растворяют в ЭА (500 мл), воде (100 мл), и МеОН (45 мл). Водную фазу промывают ЭА, а органическую фазу, содержащую таксол, промывают водой с получением таксола с чистотой 0,9 %. Причем, при окислении компонентов растительных экстрактов возможно получение вторичных, биологически более активных веществ. Например, при окислении цефаломанина и родственных соединений, путем барботирования О3 через биомассу Tuxus brevifoli (пат. 5334732 США, C07D 305/00, 407/00, опубл. 02.08.1994). Полученные продукты окисления обладают выраженными противоопухолевыми свойствами (пат. 5336684 США, C07D 305/14, опубл. 09.08.1994).

В результате взаимодействия активной солнечной радиации и дымовых газов образуется избыток озона, угнетающий растения и животных, резко сокращающий урожайность и отрицательно влияющий на здоровье человека. Поэтому в способе получения перорально применяемых активных веществ для предохранения от озонового поражения (заявка 19503934 Германии, А61К 45/08, опубл. 08.08.1996) предполагают использование душистых веществ, содержащих активную С=С связь, по которой идет присоединеие озона, в смеси с маслами или в виде суспензии или капсул, растворимых в тонком кишечнике. В качестве активных веществ применяют ненасыщенные терпены, например лимонен, цитронеллол, цитраль, карвон или гераниол в смеси с компонентами, стимулирующими секрецию слизистой оболочки желудка. Средство предотвращает оксидативный стресс и обезвреживает свободные радикалы, которые генерируются в случае пребывания в атмосфере озона.

Обработка озоном различных природных и синтетических веществ позволяет применять их в медицине, например, озонирование активного угля может использоваться [45] для повышения его адсорбционной способности и биологической активности.

В способе получения лечебно-профилактического препарата на основе перги (пат. 2128050 России, А61К 35/64, 9/14, опубл. 01.06.1998), предлагается обеззараживать предварительно осушенное сырье, путем обработки его озоном.

Для лечения ятрогенного инфицирования уретры используют (пат. 2329787 России, А61К 9/06, опубл. 22.05.2006) введение в уретру геля, содержащего на 100 г глицерина 2 г 10 %-ного раствора лидокаина, который озонируют до концентрации 1200 мкг О3/л.

Ферменты играют определяющую роль в жизнедеятельности человека, поэтому важно влияние озона на различные ферменты. При ферментном биохимическом окислении органических соединений, введение в процесс озоновоздушной смеси с содержанием озона ниже его токсичных пределов, позволяет повысить скорость и глубину окисления [44]. Процесс биохимического окисления органических соединений осуществляется с помощью ферментов, являющихся биокатализаторами, ускоряющими такие реакции. Причем каждый фермент селективно взаимодействует только с одним соединением и катализирует одно из многочисленных превращений, которым подвергается данное соединение. Каталитическая активность ферментов определяется наличием на их поверхности участков ограниченного размера - активных центров, обладающих специфической реакционной способностью. Увеличение скорости реакции на таких активных центрах обусловлено снижением энергетического барьера (энергии активизации), который должен быть преодолен реагирующими веществами. Воздействие на такие центры, являющиеся в случае окисления органических соединений переносчиками электронов, озона и отрицательных ионов, приводит к дополнительной их активации (например, увеличивает скорость их образования) и, соответственно, к снижению энергии активации и увеличению скорости биохимического окисления различного рода соединений. Особенностью биохимического окисления различных соединений также является его мультиплетность или полифункциональность, то есть одновременное участие в реакции нескольких (обычно более трех) группировок активного центра и, соответственно, субстратов. Согласованность каталитического действия всех необходимых групп активного центра достигается в ферментах благодаря упорядоченному их расположению в белковой молекуле, комплекторной структуре субстрата. Однако, в ходе взаимодействия субстрата с активным центром фермента, вследствие их взаимного влияния, происходит трансформация структуры обеих реагирующих молекул. Если эта трансформация способствует лучшей комплектарности субстрата и активного центра, то это дает больший выигрыш в скорости реакции, то есть более значительный каталитический эффект. Такая благоприятная трансформация может происходить при воздействии озона на субстрат и активный центр фермента. Озон также может увеличивать проникающую способность субстрата через цитоплазматическую мембрану, являющуюся барьером между химическими соединениями и метаболическим аппаратом клетки. Взаимодействуя с мембраной, озон создает в ней «окна», за счет которых молекула субстрата значительно легче проходит внутрь клетки. Например, введение микродоз озона в аэротенки позволяет повысить эффективность очистки сточных вод (а. с. 648531 СССР, опубл. в Б.И., 1979, № 7).

Применение медицинского озона (озоно-кислородной смеси, состоящей из 0,05÷10 % озона и 99,95÷90 % чистого кислорода) особенно эффективно при: сосудистых заболеваниях с выраженной гипоксией – атеросклерозе, ишемической болезни, гипертонии, стенокардии и пороках сердца, для улучшения при тромбофлебитах; инфекционных заболеваниях – гепатитах, туберкулезе и лямблиозе.

Показаниями к применению озонотерапии также являются:

- в хирургии – хронические и трофические язвы, гнойные раны, абсцессы, перитонит, пролежни, сепсис, ожоги и травмы;

- в гастроэнтерологии – язвенная болезнь, гастриты и колиты;

- в неврологии – последствия инсульта, склероз и старческая деменция;

- в офтальмологии – воспалительные и дегенеративные изменения, атрофия сетчатки;

- в акушерстве и гинекологии – угроза выкидыша, анемия беременных, эрозии, воспалительные процессы, опухоли;

- в дермато-венерологии – венерические заболевания, герпес, лишай, экзема, фурункулез, псориаз, хламидиоз, трихомоноз;

- в стоматологии – пародонтоз, пульпит, стоматит;

- в косметологии – угревая сыпь, целлюлит, алопеция, рубцы;

- в качестве поддерживающей терапии – при анемии, диабете, раке, одряхлении.

Основными отечественными и мировыми методами и протоколами озонотерапии являются (информация составлена на основе данных, представленных в «The use of ozone in medicine», R. Viebahn, 1999 и «Тактика озонотерапии», Москва, 2001):


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка