Кинетика что это в медицине

Методы измерения в клинической биохимии

Все измерения в клинической биохимии (как собственно и во всех других областях) выполняются прямым либо косвенным методом.

В первом случае проводится прямое измерение заданных аналитов.

При косвенном методе измеряется одна величина и пересчитывается в другую. При этом измеряемая величина должна иметь функциональную зависимость от рассчитываемой.

Для прямых измерений используются специальные датчики (или чипы), которые реагируют только на наличие того вещества, для поиска которых они созданы. Это могут быть ионоселективные датчики, датчики глюкозы, лактата, pH, датчики газов. Прямой метод является весьма точным и дешевым способом измерения. Однако, его недостаток состоит в том, что прибор, созданный для измерения какого-либо одного аналита не сможет измерять концентрацию других веществ, что сужает применение приборов данного типа. Для измерения концентрации, скажем, 30-40 веществ (а обычно столько методик и выполняют в лабораториях), необходимо столько же приборов.

Универсальность измерений обеспечивается устройствами, использующими косвенный метод измерения. К таким относятся программируемые и автоматические фотометры. В этом типе приборов реализован принцип фотометрирования, при котором регистрируют оптическую плотность и ее изменения.

Измерение концентрации белков, микроэлементов, ферментов, гормонов в биологических жидкостях осуществляется с использованием специальных наборов реагентов, при взаимодействии которых с соответствующими аналитами происходит измерение окраски реакционной среды, что регистрируется фотометрически.

Следует иметь в виду, что исследуемый материал должен быть оптически прозрачным посуда, в которой производится фотометрирование (в противном случае фотометрирование будет затруднено или вообще невозможно).

Еще сравнительно недавно в лабораториях для биохимических исследований применялись в основном достаточно простые фотометры (типа ФЭК, КФК и т.п.). В последнее время таких инструментов остается все меньше, но до сих пор и они еще встречаются. Измерения сопровождаются вычислениями (иногда довольно трудоемкими). От лаборанта требуется приготовить исследуемый образец, согласно требованиям того набора реагентов, который он собирается использовать, провести биохимическую реакцию, затем произвести фотометрирование, произвести необходимые расчеты и получить результат.

Следующим шагом в развитии приборного оснащения являются программируемые фотометры (приборы типа Stat Fax). Используя эти инструменты, заранее их запрограммировав на достаточно большое количество методик можно существенно ускорить работу. Однако и эти инструменты не выпадают из цепочки: исследуемая среда → измерительный прибор → результат. От качества пробоподготовки, проведения реакции и чистоты посуды существенно зависит точность результатов.

Автоматические биохимические анализаторы позволяют существенно ускорить и упростить процесс получения конечного результата. В этом инструменте проведение реакции (разведение исследуемого образца и реагента, выдерживание времени реакции) и фотометрирование производится автоматически. Роль лаборанта сводится к правильной пробоподготовке (приготовлению исследуемого материала) и загрузкой на борт прибора исследуемых образцов и реагентов. Однако и здесь есть некоторые подводные камни. Вся работа должна в точности соответствовать заданной методике (алгоритму выполнения приготовления реакционной смеси, регистрации и расчета) и попытки что-либо изменить в методике (обычно это делается с целью экономии либо времени, либо расходных материалов) приводит к негативным последствиям, как в точности измерений, так и работе прибора в целом.

Кроме того, при использовании косвенных методов измерения, следует помнить о том, что в самом принципе косвенного метода заложена определенная погрешность.

Поэтому для каждой методики указывается ее точность и воспроизводимость, что необходимо учитывать. Кроме того, в любом инструменте содержатся узлы (а в автоматах их очень много), которые требуют технического обслуживания (очистка, регулировка, замена изношенных деталей). Если этого не делать, то по мере износа прибора точность измерения будет снижаться, а достоверность измерений может вызывать сомнения. Это возникает вследствие износа дозирующих устройств, загрязнения оптического канала, люфтов подвижных устройств.

Фотометрирование в биохимии служит для определения искомого вещества в исследуемой среде и (или) вычисления его концентрации, либо активности, используя изменение окраски реакционной смеси (либо интенсивности окраски, т.е. ее оптической плотности). Как правило, фотометрирование производится на определенной длине волны, которая подбирается таким образом, чтобы поглощение света для данной реакционной смеси было максимальным.

Рисунок 1. Принципиальная схема фотометрического анализа

Расчет результатов измерений производится в зависимости от типа реакции. В частности здесь будут рассмотрены методы расчета по конечной точке, кинетические, псевдокинетические и их производные. В каждом случае расчеты производятся по коэффициенту (фактору), по одному стандарту, либо по калибровочной зависимости сложного вида (мультистандартная калибровка).

Определение по конечной точке

После смешивания реактива и образца, начинается химическая реакция, которая сопровождается изменением оптической плотности (Abs). По истечении времени инкубации, которое задается в методике, реакция прекращается, и изменение оптической плотности также прекращается. Оптическая плотность становится более-менее постоянной величиной, пропорциональной концентрации искомого вещества. В этот момент и производится измерение оптической плотности.

Рисунок 2.

Остановимся на этом моменте подробнее.

Factor = сtg a
Рисунок 3.

Получив такой график, который называется калибровочным, измеряя оптические плотности последующих образцов (исследуемых), можно высчитать концентрацию искомого вещества.

При использовании калибровки по стандарту, расчет производится по следующей формуле:

При использовании современных инструментов фотометрирования (специализированных фотометров), концентрация высчитывается автоматически. При этом автоматически высчитывается фактор – пропорциональный углу наклона калибровочного графика по отношению к горизонтали (на самом деле высчитывается тангенс угла наклона).

Еще одна разновидность реакции по конечной точке – расчет по фактору.

В этом случае замеряется оптическая плотность бланка и по уже заданному фактору (который пропорционален углу наклона) производится измерение плотностей исследуемых образцов.

Формула для расчета будет следующей:

Еще одна разновидность конечно-точечной реакции – определение по сложной калибровочной кривой. Такая калибровочная зависимость применяется, когда интенсивность изменения окраски не прямо пропорциональна концентрации искомого вещества. В таких случаях используют несколько стандартов (до 9).

Рисунок 4.

Если говорить о современных методах исследований, то такая калибровка применяется чаще всего в методах иммунохимии.

Кроме всего, следует упомянуть о методах бихроматического фотометрирования. Этот метод является частным случаем метода по конечной точке. Вместо оптической плотности измеренной на одной длине волны, в расчете используется разность оптических плотностей, измеренных на двух длинах волн – основной и вспомогательной (часто в терминологии используется термин – дифференциальный). Такой метод определения используется, когда нужно «отфильтроваться» от помех, обусловленных оптическими свойствами емкости, в которой производится фотометрирование (например, цилиндрическая пробирка), мутностью исследуемого образца (а иногда и окраской).

Еще одним частным случаем метода определения по конечной точке является дифференциальный метод (метод с холостой пробой по образцу). При использовании этого метода на одном и том же исследуемом образце приготавливается две пробы – одна с неполной композицией реагентов (когда не происходит специфическое окрашивание образца), вторая с полной композицией реагентов, когда специфическое окрашивание происходит. Разница оптических плотностей этих двух проб пропорциональна концентрации исследуемого вещества.

Кинетические методы измерения

Кинетические методы измерения – это методы, когда изменения оптической плотности регистрируются во времени и измеряется скорость изменения, которая пропорциональна либо концентрации исследуемого вещества, либо активности этого вещества (например, ферментов).

Ниже показан типичный пример кинетического измерения.

Рисунок 5.

Расчет производится либо по фактору, либо по стандарту.

Активность ферментов обычно вычисляется по фактору:

Расчет с калибровкой по стандарту:

В случае калибровки по стандарту, расчет происходит по той же самой формуле, только здесь фактор не является параметром, заданным в методике на реагенты, а вычисляется по формуле:

Псевдокинетические методы измерения (двухточечная кинетика).

Здесь также определяется скорость изменения оптической плотности по времени реакции, только здесь измеряется оптическая плотность в начале интервала измерения (после ЛАГ-фазы) и в конце.

Источник

Катализ. Применение в медицине. Кинетика

Закономерности протекания химических реакций во времени, факторы, влияющие на скорость и направление реакций. Изменение скорости химических реакций в присутствии катализаторов. Особенности процессов ферментативного катализа, его применение в медицине.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Катализ. Применение в медицине. Кинетика«

Выполнила: Козырева Наталья Алексеевна

101 группа. лечебный факультет

Проверила: Сапожникова Елена Михайловна

1) Химическая кинетика

3) Основные закономерности катализа

5) Ферментативный катализ

6) Применение в медицине

7) Значение в решении проблемы восстановления здоровья

Кинетика устанавливает временные закономерности протекания химических реакций, связь между скоростью реакции и условиями ее проведения, выявляет факторы, влияющие на скорость и направление химических реакций.

Важной задачей кинетики химической является изучение элементарных реакций с участием активных частиц: свободных атомов и радикалов, ионов и ион-радикалов, возбужденных молекул и др.

Используя результаты кинетических исследований и изучения строения молекул и химических связей, кинетика химическая устанавливает связь между строением молекул реагентов и их реакционной способностью.

Для изучения кинетики химических реакций широко используются разнообразные методы химического анализа продуктов и реагентов,

Для изучения превращения отдельных фрагментов молекулы используют реагенты с изотопными метками, оптически активные реагенты, воздействуют на систему лазерным излучением. При изучении цепных и не цепных радикальных реакций используют акцепторы свободных радикалов и вещества-ловушки свободных радикалов.

Вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, оставаясь при этом в результате суммарной реакции в неизменном количестве, называются катализаторами.

Многие важнейшие химические производства, такие, как получение серной кислоты, аммиака, азотной кислоты, синтетического каучука, ряда полимеров и др., проводятся в присутствии катализаторов.

Имеется много различных типов катализаторов и много различных механизмов их действия. Катализатор проходит через циклы, в которых он сначала связывается, затем регенерируется, снова связывается и так многократно. Катализатор дает реакции возможность протекать по другому пути, причем с большей скоростью, чем это происходит в отсутствии катализатора. Скорость может возрастать за счет снижения энергии активации, увеличения предэкспоненциального множителя или за счет обоих факторов.

Катализатор одновременно ускоряет и прямую и обратную реакцию, благодаря чему константа равновесия суммарной реакции остается неизменной. Если бы это было не так, то можно было бы сконструировать вечный двигатель, используя катализатор для регенерации вещества.

3. Основные закономерности катализа

1. Катализатор активно участвует в элементарном акте реакции, образуя либо промежуточные соединения с одним из участников реакции, либо активированный комплекс со всеми реагирующими веществами. После каждого элементарного акта он регенерируется и может вступать во взаимодействие с новыми молекулами реагирующих веществ.

2. Скорость каталитической реакции пропорциональна количеству катализатора.

3. Катализатор обладает избирательностью действия. Он может изменять скорость одной реакции и не влиять на скорость другой.

4. Катализатор дает реакции возможность протекать по другому пути, причем с большей скоростью, чем это происходит в отсутствии катализатора.

Скорость может возрастать за счет снижения энергии активации, увеличения предэкспоненциального множителя или за счет обоих факторов. Например, термическое разложение ацетальдегида СН 3СНО СН 4 + СО катализируется парами йода, что вызывает снижение энергии активации на

55 кДж/моль. Это снижение вызывает увеличение константы скорости примерно в 10000 раз.

5. При добавлении некоторых веществ, называемых промоторами, активность катализатора растет; добавление ингибиторов уменьшает скорость реакции.

Главным предположением теории гомогенного катализа является представление о том, что в ходе реакции образуются неустойчивые промежуточные соединения катализатора с реагирующими веществами, которые затем распадаются с регенерацией катализатора:

Поскольку процесс идет на поверхности, знание строения поверхности катализатора оказывается решающим для развития теории катализа. Отсюда вытекает тесная связь развития теории катализа с развитием экспериментального и теоретического изучения адсорбции. Сложность гетерогенных процессов, присущая им специфичность, приводят к тому, что теоретические исследования в этой области сегодня еще не завершены.

В качестве гетерогенных катализаторов применяются металлы, их оксиды и сульфиды.

Для каждого типа реакций эффективны только определённые катализаторы.

Кроме уже упомянутых кислотно-основных, существуют катализаторы окисления-восстановления; для них характерно присутствие переходного металла или его соединения (Со+3, V2O5+, MoO3). В этом случае катализ осуществляется путём изменения степени окисления переходного металла.

Много реакций осуществлено при помощи катализаторов, которые действуют через координацию реагентов у атома или иона переходного металла (Ti, Rh, Ni). Такой катализ называется координационным.

В современной науке и технике часто применяют системы из нескольких катализаторов, каждый из которых ускоряет разные стадии реакции. Катализатор также может увеличивать скорость одной из стадий каталитического цикла, осуществляемого другим катализатором. Здесь имеет место «катализ катализа», или катализ второго уровня.

В биохимических реакциях роль катализаторов играют ферменты.

5. Ферментативный катализ

Ферменты представляют собой белки, т.е. состоят из аминокислот, связанных пептидными связями.

Первичная структура фермента обусловлена порядком чередования различных аминокислот. В результате теплового хаотического движения макромолекула фермента изгибается и свертывается в рыхлые клубки. Между отдельными участками полипептидной цепи возникает межмолекулярное взаимодействие, приводящее к образованию водородных связей. Возникает вторичная структура фермента в форме рыхлой среды. Для каждого фермента вторичная структура вполне определенна.

В активный каталитический центр фермента входят группы, которые ориентируют молекулы субстрата в определенном положении.

Активный центр подобен матрице, в которую может войти молекула только определенного строения. Механизм ферментативного катализа состоит во взаимодействии активных центров фермента с субстратом с образованием фермент-субстратного комплекса, который претерпевает затем несколько превращений, в результате которых появляется продукт реакции.

Каждая из промежуточных стадий характеризуется более низкой энергией активации, что способствует быстрому протеканию реакции. Этим объясняется высокая активность ферментов.

Ферменты делят на классы в зависимости от того, какой тип реакции они катализируют:

оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции), трансферазы (катализируют перенос химических групп с одного соединения на другое)

гидролазы (катализируют реакции гидролиза)

лиазы (разрывают различные связи)

изомеразы (осуществляют изомерные превращения)

лигазы (катализируют реакции синтеза).

В состав многих ферментов входят ионы металлов (металлоферменты). В металлоферментах ионы металла образуют хелатные комплексы, обеспечивающие активную структуру фермента. Металлы с переменной степенью окисления (Fe, Мn, Си) участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, осуществляя перенос электронов к окислителю. Известно несколько десятков органических соединений, выполняющих функции переноса водорода и электронов. В их состав входят производные витаминов.

Ионы тяжелых металлов (Ag+, Hg+, Pb2+) могут блокировать активные группы ферментов.

Для оценки действия различных ферментов введено понятие молекулярной активности, которая определяется числом молекул субстрата, превращающихся под действием одной молекулой фермента в одну минуту. Самым активным из известных ферментов является карбоангидраза, молекулярная активность которой составляет

36 млн. молекул в минуту.

Скорость реакции, катализируемой ферментом, прямо пропорциональна концентрации фермента. При низкой концентрации субстрата реакция имеет первый порядок по субстрату. При больших концентрациях скорость реакции остается постоянной, и порядок реакции становится нулевым (фермент полностью насыщается субстратом).

Скорость реакции зависит от температуры и кислотности среды.

Катализаторы применяются при производстве лекарственных веществ: фенацетина, гваякола, галогенопроизводных ароматических соединений и др. В качестве катализаторов используют оксид Mn(IV), Ni, Со, Fe, А 1С 13, ТеС 13.

Ферментативный катализ играет огромную роль во всех проявлениях жизни, где речь идет о живых существах. Для повышения жизнедеятельности организма и улучшения обмена веществ создано много ферментных препаратов, используемых в качестве лекарственных средств.

Ферментные препараты используют при онкологических заболеваниях

Ферменты в медицинской практике находят применение в качестве диагностических (энзимодиагностика) и терапевтических (энзимотерапия) средств.

Кроме того, ферменты используют в качестве специфических реактивов для определения ряда веществ. Так, глюкозооксидазу применяют для количественного определения глюкозы в моче и крови. Фермент уреазу используют для определения содержания количества мочевины в крови и моче.

Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза заболевания на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях человека.

Определение в крови активности ряда ферментов хорошо налажено в биохимических лабораториях, что используют для диагностики заболеваний сердца, печени, скелетной мускулатуры и других тканей.

7. Значение в решении проблемы восстановления здоровья

В целом ферментный катализ как процесс имеет огромное прикладное значение в решении проблемы восстановления здоровья и, соответственно, избавления от заболеваний. Каталитические процессы используют в терапевтических целях. Иммунная система организма может быть «улучшена» за счет выработки антител, которые способны не только связывать токсины, бактерии, вирусы или раковые клетки, но и катализировать их разрушение. Уже не подлежит сомнению, что катализаторы находят широкое применение в биологии, химии, промышленности и медицине.

Не обеспечив за счет катализа нормальную «производственную деятельность» клеток, не восстановив нормальную регуляцию их работы, необоснованно надеяться и убеждать кого- либо в том, что то или иное средство повысит уровень здоровья, окажет положительный эффект при определенном заболевании.

Подобная практика не учитывает основ биоорганической, аналитической химии, физиологии и многих других дисциплин, необходимых для правильного использования биологически активных веществ пищи.

Отсутствие направленного катализа может приводить к тому, что чем больше биологическая доступность «полезного» вещества (флавоноидов, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, микроэлементов и т.д.), тем выше риск вреда от их использования.

Источник

Кинезотерапия

Кинезотерапия является одной из разновидностей лечебной физкультуры, популярность которой объясняется высокой эффективностью при лечении заболеваний опорно-двигательной системы и проведении реабилитации.

Лечение кинезиологией, отзывы о которой положительны, проводится в центре реабилитации Юсуповской больницы. Опытные ЛФК-инструкторы составляют для каждого пациента индивидуальные программу занятий, в основе которой находятся результаты диагностики.

Особенности кинезотерапии

В клиники и центры реабилитации ежедневно обращаются пациенты, желающие знать, кинезитерапия что это такое и какой эффект следует ожидать после занятий. При кинезотерапии лечебный эффект достигается через специальные движения и нагрузки.

При разработке программы занятий специалисты Юсуповской больницы используют не только знания в области медицины, физиологии и анатомии, но и в области педагогики и психологии. Кинезотерапия, проводимая высококлассными специалистами центра реабилитации Юсуповской больницы, направлена на укрепление здоровье, профилактику ряда заболеваний и нормализацию психологического состояния.

Кинезотерапия как метод реабилитации

В комплексных программах реабилитации при заболеваниях опорно-двигательного аппарата врачами-реабилитологами Юсуповской больницы особое место отводится занятиям лечебной физкультурой. Кинезотерапия является одной из ее разновидностей, появившейся более 10 лет назад.

Специалистами в рамках кинезотерапии разработан комплекс научно обоснованных упражнений. Кинезионика позволяет эффективно устранять последствия малоподвижного образа жизни и проводить восстановление двигательной функции при следующих заболеваниях:

Быстрому восстановлению организма способствуют регулярные занятия под руководством опытного инструктора. В ходе занятий специалисты контролируют нагрузки, демонстрируют правильность выполнения упражнений, а также следят за дыханием пациента.

Кинезотерапия: противопоказания и показания

Лечение кинезотерапией, отзывы о данном методе являются как положительными, так и отрицательными, является эффективным и безопасным в случае, когда оно проводится под руководством опытного ЛФК-тренера. Подбор методов и средств лечения и восстановления в рамках кинезотерапии осуществляется в зависимости от диагноза, возраста больного, его физической подготовки и наличия сопутствующих патологий.

Основные показания к кинезотерапии:

В Юсуповской больнице занятия кинезотерапией осуществляются с пациентами различной степени тяжести при отсутствии противопоказаний. Абсолютными противопоказаниями к данным занятиям являются инфекционные болезни и злокачественные образования, а также переломы и кровоизлияния.

Центры кинезотерапии в Москве вправе отказать пациенту в проведении занятий на определенный период времени при следующих состояниях:

Возможность применения методики кинезотерапии определяется специалистами Юсуповской больницы после комплексной диагностики с применением высокоточного оборудования. Обследованием в современном диагностическом центре направлено на выявление степени развития патологии. Ее причин и сопутствующих нарушений.

Оборудование для кинезотерапии

В Юсуповской больнице имеется необходимое оборудование для кинезотерапии для различных групп мышц и отделов позвоночника. Так, универсальным тренажером является рама, которая позволяет тренировать конечности и мышцы туловища. Удобный и надежный стол для кинезотерапии используется специалистами при сеансах массажей, конструкция позволяет пациенту занять расслабленное положение.

Кинезитерапия: отзывы

Кинезотерапия является относительно молодым методом ЛФК, однако пациентами оставлено о нем множество отзывов, среди которых преобладают положительные. Лечебная гимнастика позволяет устранить симптоматику при заболеваниях опорно-двигательной системы на ранних стадиях, а также сформировать надежный мышечный корсет.

Отрицательные отзывы о данной процедуре объясняются специалистами проведением больными занятий в домашних условиях. Без помощи специалиста сложно рассчитать допустимую нагрузку, поэтому возрастает вероятность травм.

Кинезотерапия: цена в Москве

Центр кинезотерапии является местом, где специалисты проводят занятия, после которых пациентами и врачами отмечается положительное влияние процедур. ЛФК-инструкторы центра реабилитации проводят занятия кинезотерапией, направленные на лечение заболеваний и восстановление двигательной функции по доступной стоимости.

Узнать стоимость индивидуальных тренировок и записаться на прием к специалистам клиники реабилитации Вы можете по телефону Юсуповской больницы.

Источник