какой оптимальная кислотность среды рн при бактериальном окислении арсенопирита

• щелочными при рН > 7

Большинство микроорганизмов развивается при нейтральной или слабощелочной реакции среды. Есть среди бактерий кислотоустойчивые, например, молочнокислые, и некоторые уксуснокислые бактерии.

При подкислении среды до рН 4 развитие большинства бактерий практически прекращается. К колебаниям рН в пределах от 6 до 9 бактерии сравнительно малочувствительны.

Например, исследованные штаммы пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp freudereichii АС-2500, P. cyclohexanicum Kusano АС-2259, P. freudenreichii subsp. shemanii AC–2503, P. cyclohexa-nicum Kusano АС-2260, P. freudenreichii subsp. shermanii – КМ 186. проявили устойчивость к высокой концентрации желчи (40%), NaCl (6%) и развивались в среде с низким рН (4,5), что указывает на высокую выживаемость данных культур в неблагоприятных условиях ЖКТ человека.

Кислотность… Некоторые заблуждения

Если кто-то из пациентов говорит, что у него «нулевая кислотность», то это не более, чем оборот речи, означающий, скорее всего, что у него нейтральное значение кислотности (рН=7). В организме человека величина кислотности не может быть меньше 0,86 рН. Также распространено заблуждение, что величины кислотности могут быть только в диапазоне от 0 до 14 pH. В технике возможна кислотность и отрицательная, и больше 20.

Когда говорят о кислотности кого-либо органа, важно при этом понимать, что часто в различных частях органа кислотность может значительно отличаться. Кислотность содержимого в просвете органа и кислотность на поверхности слизистой оболочки органа также часто бывает не одинаковой. Для слизистой оболочки тела желудка характерно, что кислотность на поверхности слизи, обращенной в просвет желудка кислотность 1,2–1,5 рН, а на стороне слизи, обращённой к эпителию — нейтральная (7,0 рН).

Кислотность в желудке. Повышенная и пониженная кислотность

Кислотность в кишечнике

Нормальная кислотность в луковице двенадцатиперстной кишки 5,6–7,9 рН. Кислотность в тощей и подвздошной кишках нейтральная или слабощелочная и находится в пределах от 7 до 8 рН. Кислотность сока тонкой кишки 7,2–7,5 рН. При усилении секреции достигает 8,6 рН. Кислотность секрета дуоденальных желез — от рН от 7 до 8 рН.
Кислотность сока толстой кишки 8,5–9,0 рН.

Кислотность кала

Кислотность кала здорового человека, питающегося смешанной пищей обусловлена жизнедеятельность микрофлоры толстой кишки и равна 6,8–7,6 рН. Нормальной считается кислотность кала в диапазоне от 6,0 до 8,0 рН. Кислотность мекония (первородного кала новорожденных) — около 6 рН. Отклонения от нормы при кислотности кала:

Таблица 1. Величины кислотности некоторых распространенных продуктов и чистой воды при разной температуре

Источник

6 Теоретические основы бактериального окисления и выщелачивания сульфидных минералов

1. Химическое и бактериальное окисление и выщелачивание сульфидных минералов.

2. Участие тионовых железоокисляющих бактерий в окислении неорганических субстратов (Fe, S и сульфидные минералы)

3. Роль микроорганизмов в окислении Fe,S и сульфидных

Ознакомить студентов с теоретическими основами бактериального окисления и выщелачивания сульфидных минералов.

Рекомендуемые файлы

мезофиллы, биохимические реакции, бактериальное окисление, минеральный субстрат, жидкая фаза, пульпа, метаболиты, электростатические силы, ассимиляция, выщелачивание.

Получаемый в результате этой реакции сульфат закиси железа в кислых растворах очень медленно окисляется до сульфата окиси железа. Однако в присутствии тионовых железоокисляющих бактерий Асidithiobacillus ferrooxidans скорость окисления железа увеличивается в 180 тысяч раз. В рудных месторождениях кроме этих микроорганизмов встречаются другие, которые обитают в широком интервале pH (от 0,5 до 10) и населяют практические все экологические ниши месторождений сульфидсодержащих руд.

Наиболее легко окисляемым субстратом для железоокисляющих бактерий является закисное железо, которое в кислой среде окисляется с их участием до оксидного:

4Fe 2+ + 4H + + O₂ 4Fe 3+ + 2H₂O + 11ккал. (2)

4Fe 2+ + O₂ 4Fe 3+ + 2O₂ 2- (3) 2O₂ 2- + 4H + 2H₂O. (4)

Кроме переноса электронов в этом процессе используется освобождающаяся энергия путем ее трансформирования в химическую энергию фосфатных связей при синтезе АТФ (аденозин-трифосфат) из АДФ (аденозиндифосфат) и неорганического фосфора.

Таким образом, уникальные свойства тионовых железоокисляющих бактерий принимать участие в окислении таких неорганических субстратов, как двухвалентное железо, элементная сера и сульфидные минералы, позволяют использовать их при извлечении металлов из сульфидсодержащих руд. Для интенсификации их роста и повышения активности необходимо создать оптимальные условия для их жизнедеятельности, которые определяются параметрами процесса и свойствами выщелачиваемого продукта.

3. В настоящее время существуют несколько точек зрения на роль микроорганизмов A.ferrooxidans в окислении и выщелачивании сульфидных минералов. Ранее считалось, что окисление и выщелачивание сульфидных минералов при участии микроорганизмов происходит в результате действия продуктов окисления сульфата закиси железа бактериями и серной кислоты, образующейся при бактериальном окислении сульфидной серы. Например, наиболее вероятными реакциями бактериального окисления пирита считаются реакции с образованием сульфата закиси железа

которые затем окисляются бактериями до сульфата окиси железа и серной кислоты:

2S 0 + 3O₂ + 2H₂O 2H₂SO₄. (8)

Бактерии окисляют сульфидные минералы даже в тех случаях, когда их железоокисляющие системы подавлены. Минералы в этом случае окисляются путем прямого воздействия микроорганизмов на элементы кристаллической решетки минералов. Этот механизм окисления сульфидных минералов считается определяющим, в то время как биохимические реакции окисления закиси железа, сульфидной и элементной серы выполняют косвенную роль.

Однако долю участия этих механизмов в окислении сульфидных минералов определить довольно трудно. Следует учитывать то, что реакции преобразования неорганических субстратов с участием микроорганизмов имеют одну и ту же природу, осуществляются они непосредственно на поверхности минерала или в жидкой фазе пульпы.

Поэтому процесс бактериального окисления и выщелачивания минерального субстрата можно условно представить как взаимодействие:

— клеток и их метаболитов с элементами кристаллической решетки непосредственно на поверхности минералов;

— клеток с этими же элементами и продуктами метаболизма в жидкой фазе.

Первой стадией взаимодействия бактерий А.ferrooxodans с сульфидным субстратом является закрепление микроорганизмов на его поверхности, после чего начинается химическое превращение самого субстрата. Известно, что микроорганизмы способны закрепляться на любой поверхности. Адгезия их может происходить избирательно и неизбирательно, на положительно и отрицательно заряженных, на гидрофобных и гидрофильных поверхностях. Механизм их прикрепления генетически запрограммирован и чрезвычайно сложен. Считается, что ответственными за этот механизм являются плазмиды. При адгезии клеток могут иметь место самые различные виды взаимодействия, начиная от прикрепления за счет обычной липкости их слизистой капсулы и кончая взаимодействием электростатических сил.

При бактериальном выщелачивании золотомышьяковых концентратов микроорганизмы, находящиеся в жидкой фазе пульпы, т.е. “свободно плавающие”, потребляют не более 1% от общего количества поглощаемого пульпой кислорода.

Почти весь потребляемый при БВ концентратов кислород (95%) расходуется при непосредственном окислении сульфидных минералов, закрепившимися на них клетками.

На поверхности минералов бактерии закрепляются очень прочно. Так при бактериальном выщелачивании золотомышьякового концентрата даже после трех отмывок потребление кислорода снизилось всего в 1,16 раза.

До изучения механизма бактериального окисления и выщелачивания сульфидных минералов используются основные термодинамические закономерности, характерные для окисления этих минеральных субстратов. Диаграммы Пурбэ ( φ-pH), используемые для этой цели, позволяют определить термодинамически стабильные состояния системы в зависимости от величины pH среды, потенциала минерала и среды.

Анализ термодинамического состояния пирита, арсенопирита и пирротина в условиях бактериального выщелачивания, а также электрохимические изменения подтвердили, что микроорганизмы при БВ непосредственно окисляют элементы кристаллической решетки сульфидных минералов благодаря биокаталитическим свойствам их ферментов. В области активного бактериального окисления и выщелачивания сульфидных минералов они термодинамически неустойчивы и обладают достаточным запасом свободной энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятель-ности микроорганизмов А.ferrooxidаns, которые принимают участие в реакциях с тепловым эффектом не менее 12 ккал.

При БВ арсенопирита окисное железо непрерывно накапливается как в растворе, так и в осадке. Увеличение его концентрации объясняется бактериальным окислением закисного железа, образующегося при окислении арсенопирита:

Кислотность среды при БВ арсенопирита ниже, чем pH осаждения железа из сернокислых растворов в виде гидроксида, поэтому при достижении определенной концентрации сернокислое окисное железо гидролизуется с образованием гидроксида, выпа-дающего в осадок с одновременным подкислением среды:

Окисное железо, кроме того, может образовывать с мышьяком арсенаты железа, которые также выпадают в осадок, однако это происходит при более низких значениях pH среды, нежели осаждение железа.

Мышьяк при БВ арсенопирита переходит в раствор и осадок как в трех, так и пятивалентной форме. В растворе он находится преимущественно в составе о-мышьяковой и о-мышьяковистой кислот. Количество мышьяка в осадке зависит от pH раствора, концентрации и валентности находящихся в растворе мышьяка и железа. Если в растворе соотношение As 3+ к As 5+ составляет 5:1, то в осадке это соотношение равно 2,5 : 1, при соотношении суммарного железа и суммарного мышьяка в осадке 1,1 : 1, в растворе 0,9 : 1.

Более четкая зависимость наблюдается между количеством мышьяка в осадке и величиной pH, причем эта зависимость изменяется со временем выщелачивания. В первые часы выщелачивания количество мышьяка в осадке уменьшается с увеличением кислотности и при pH менее 1,6 почти весь мышьяк находится в растворенном состоянии. Однако в дальнейшем, когда в пульпе накапливается большое количество органических веществ и мышьяка, содержание которого доходит до 15 г/л, количество его в осадке повышается с увеличением кислотности среды и может достигать 80% от общего количества выщелоченного мышьяка.

Большое различие наблюдается в составе продуктов, образующихся на арсенопирите при химическом и бактериальном окислении. Химическое окисление приводит к образованию на поверхности арсенопирита гетита HFeO или гидрогетита

Вопросы для повторения:

1. Что является хорошим окислителем сульфидов?

2.Как виляют присутствии тионовых железоокисляющих бактерий Асidithiobacillus ferrooxidans на скорость окисления железа ?

4.Роль микроорганизмов в окислении Fe, S и сульфидных минералов?

Предмет: «Биотехнологические процессы в металлургии»

Преподаватель: доц. Абдурахманов Э.

Количество студентов и курс: 48 студентов, 4 курс

Продолжительность занятия: 80 минут

Введение. Теоретические основы бактериального окисления и выщелачивания сульфидных минералов

Цель: Ознакомить студентов с теоретическими основами бактериального окисления и выщелачивания сульфидных минералов. Задачи:

Содержание учебного процесса

Химическое и бактериальное окисление и выщелачивание сульфидных минералов. Участие тионовых железоокисляющих бактерий в окислении неорганических субстратов (Fe, S и сульфидные минералы) Роль микроорганизмов в окислении Fe,S и сульфидных минералов.

Применяемая в учебном процессе технология.

Метод: Устное обсуждение, технология “Знакомство”, “Смысл понятие”.

Средство: Блиц опрос, «Мозговой штурм»,Устное общение и дискуссия

Контроль: Устный контроль, вопрос-ответ, наблюдение, самостоятельный котнроль друг за другом.

Оценка: Стимуляция интереса, рейтинговая оценка на основании технологии “Блиц-опрос”.

Преподаватель: Стимулирует интерес студентов к данной теме, повышает активность студентов. Увеличиваеи заинтересованность присутствующих на занятии студентов. Производится оценка знаний всех студентов на занятии. Достигают целей, поставленных самими себе. Достигается развитие таких свойств характера, как независимая работа, творческое мышление, обсуждение идей.

Студент: Освоение новых знаний. Укрепляет теоретические знания. Изучает работу в группах и одиночно. Развивает авторитетность и способность демонстрировать. Развивает самостоятельный контроль.

Планы на будущее (анализ, изменения)

Преподаватель: Примененение и совершенствование подходящих к теме учебного занятия новых педагогических технологий. Работа над собой. Проработка темы, а также применение опыта зарубежных стран на основании сведений из Интернета. Увеличение педагогического мастерства.

Студент: Формирование навыков самостоятельной работы, своевременное и правильное использование сведений из Интернета. Укрепление своих способностей и таланта в достаточно полной мере при творческом подходе к теме.

Источник

Кислотоустойчивость пропионовокислых бактерий

ИССЛЕДОВАНИЕ КИСЛОТНОГО СТРЕССА У ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ

Cохранение выживаемости пропионовокислых бактерий при низких значениях pH

Введение

Любое стрессовое воздействие приводит к изменению функционирования бактериальной клетки. Во-первых, смена благоприятных условий на неблагоприятные вызывает переход популяции к несбалансированному росту, когда в результате изменения физико-химических условий меняются скорость реакции биохимического синтеза и, как следствие, соотношение макромолекулярных компонентов в клетках [1].

Во-вторых, сложная система, состоящая из множества сенсорных компонентов, генных регуляторных сетей, воспринимает сигналы среды и реагирует на них, запуская те или иные механизмы физиологической адаптации [2, 3]. Оба процесса в итоге приводят к тому, что множество клеток популяции сталкиваются с необходимостью выбора стратегии выживания.

Одна стратегия стрессовых ответов направлена на нейтрализацию и избежание стрессового удара. Такие ответы уникальны для каждого стресса. Стрессовые ответы такого типа называют специфическими. К ним относят голодовый, окислительный, кислотный стрессы.

Если воздействие стресса не удается избежать, то это может привести к повреждению молекул (ДНК, белки, клеточные покровы), поэтому существует вторая стратегия, направленная на предотвращение и репарацию повреждений клетки, что делает ее устойчивой не только к данному стрессу, но и к другим. Она называется глобальным стрессовым ответом. Глобальный стрессовый ответ возникает при летальных воздействиях [4, 6, 7].

Известно, что кислотность среды является важным фактором, определяющим биохимическую активность пропионовокислых бактерий. Концентрация ионов водорода в окружающей среде действует на микроорганизмы прямо (путем непосредственного воздействия Н+) или косвенно ‒ через влияние на стабильность макромолекул, равновесие электрических зарядов.

Пропионовокислые бактерии предпочитают расти в нейтральном диапазоне рН, но необходимо отметить, что эти бактерии подвергаются кислотному стрессу в желудочно-кишечном тракте. Кислотный стресс определяется как комбинированный биологический эффект низкого значения рН и слабых органических кислот, являющихся продуктами ферментации – ацетата, пропионата. Органические кислоты в своей протонированной, т.е. незаряженной форме при низких значениях рН могут диффундировать через клеточную мембрану, затем диссоциируя внутри клетки, и снижать цитозольный рН.

Следует отметить, что вопросы кислотного шока пропионовокислых бактерий изучены недостаточно и для их практического использования необходимы детальные исследования.

Материалы и методы исследования

Целью данной работы является исследование устойчивости пропионовокислых бактерий к кислотному стрессу. Экспериментальная часть исследований проводилась в лаборатории кафедры «Технология молочных продуктов. Товароведение и экспертиза товаров» ВСГУТУ.

Объектами исследований служили чистые культуры пробиотических бактерий: Propionibacterium freundenreichii subsp. shermanii АC 2503, P. freundenreichii subsp. freu-denreichii АC 2500, P. cyclohexanicum Kusano AC 2559, P. cyclohexanicum Kusano AC 2560, полученных из фонда Всероссийской коллекции микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов (г. Москва); P. Freundenreichii Ш85, P. Freundenreichii subsp. freudenreichii 216 В-2, Propionibacterium freundenreichii subsp. freudenreichii 216 II, полученные из Всероссийской коллекции промышленных микроо рганизмов ФГУП ГосНИИ «Генетика», P. fredenrichii subsp. shermanii KM 186, приобретенный из коллекции проф. Л.И. Воробьевой (МГУ).

Активизировали штаммы биотехнологическим методом, разработанным в Восточно-Сибирском государственном университете технологий и управления [5].

Питательной средой для наращивания биомассы пропионовокислых бактерий служила осветленная творожная сыворотка с добавлением ростовых факторов. После наращивания биомассы кислотность среды регулировали соляной кислотой.

Количественный учет клеток пропионовокислых бактерий проводили методом предельных разведений по ТУ 10-10-02-789-192-95 на среде ГМК.

Результаты исследования и их обсуждение

Среди штаммов пропионовокислых бактерий, полученных из различных источников, был проведен скрининг с целью изучения их устойчивости к кислой реакции среды и отбора наиболее перспективных штаммов. Полученные данные представлены в таблице.

Таблица Сводные данные кислотоустойчивости пробиотических микроорганизмов

Источник

Какой оптимальная кислотность среды рн при бактериальном окислении арсенопирита

В последние годы актуальной задачей стоматологов и гастроэнтерологов является исследование участия полости рта в развитии заболеваний желудочно-кишечного тракта. Патологические изменения в полости рта, являются причинами возникновения хронических инфекций, которые приводят к нарушению функций желудочно-кишечного тракта.

Целью нашего исследования являлось, определить, как влияет качественный состав, употребляемой нами пищи на кислотность желудка, и, соответственно на рН слюны и полости рта, и как эти изменения отражаются на состоянии зубов, на развитии кариеса.

Эксперимент. В эксперименте участвовало 10 испытуемых, которым было необходимо измерять рН слюны утром натощак и каждый раз после употребления пищи различного состава, после чистки зубов и использования жевательной резинки.

При этом использовался индикаторный способ определения рН среды, а серия определений рН проводилась потенциометрическим методом с использованием рН-метра, что позволило зафиксировать небольшие пределы изменения показаний образцов.

Выводы. Употребление пищи, содержащей большое количество углеводов (хлеб, сладости, шоколад, соки), снижает желудочную секрецию, в результате повышения кислотности желудка. Если пища недолго задерживалась в полости рта, то изменения кратковременны и быстро компенсируются буферными системами выделившейся слюны. После питья напитков, содержащих сахарозу (кока-кола, пепси-кола, фанта, лимонад, сладкие газированные напитки), pH слюны заметно снижался.

Потребление таких продуктов как молоко, сыр, мясо птицы, орехи, ментолсодержащие жевательные резинки, повышало значение рН слюны на 0,5-0,7 в щелочную сторону.

Заключение. До тех пор, пока мы рассматриваем зубы как изолированный орган, забыв об их связи с другими системами организма, мы не сможем рассчитывать на их излечение. Любой фактор – физический, пищевой, эмоциональный, нарушение питания – вызывает разрушение зубов. Здоровье зубов есть часть здоровья всего организма.

Источник

Какой оптимальная кислотность среды рн при бактериальном окислении арсенопирита

«Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, кафедра молекулярной фармакологии и радиобиологии, Москва, Россия

Водородный показатель (рН) основы топического лекарственного препарата: выбор оптимального значения и роль буферной системы

Журнал: Клиническая дерматология и венерология. 2016;15(2): 47-52

Духанин А. С. Водородный показатель (рН) основы топического лекарственного препарата: выбор оптимального значения и роль буферной системы. Клиническая дерматология и венерология. 2016;15(2):47-52.
Dukhanin A S. PH value of the base of topical drug product: the choice of the optimal value and the role of buffer system. Klinicheskaya Dermatologiya i Venerologiya. 2016;15(2):47-52.
https://doi.org/10.17116/klinderma201615247-52

«Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, кафедра молекулярной фармакологии и радиобиологии, Москва, Россия

При выборе оптимального значения водородного показателя (рН) топического лекарственного препарата должны учитываться три группы факторов: фармацевтические, фармакологические и факторы совместимости. Для поддержания стабильного значения рН в основу препарата вводят различные буферные системы, которые разделяются на монокомпонентные и двухкомпонентные. На примере топических препаратов, содержащих глюкокортикостероиды, рассмотрены оптимальные условия выбора и поддержания рН основы.

«Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России, кафедра молекулярной фармакологии и радиобиологии, Москва, Россия

Важным фактором эффективности топического препарата является водородный показатель (рН). На выбор оптимального значения рН для топического препарата одновременно влияют несколько факторов:

— оптимальный диапазон рН для сохранения физической стабильности основы препарата;

— оптимальный диапазон рН для сохранения химической целостности действующих веществ (фармакологически активных соединений);

— оптимальный уровень рН для связывания активного вещества со своими молекулярными мишенями действия (кожа, бактерии, грибы) и проявления фармакологических свойств — противовоспалительного, антиаллергического, противозудного и антиэкссудативного эффектов, антибактериального или фунгицидного действия;

— соответствие рН наружного средства кислотности поверхности кожи.

В общем виде при выборе оптимального значения рН топического лекарственного препарата учитываются три группы факторов: фармацевтические, фармакологические и факторы совместимости (рис. 1). Последовательно остановимся на каждом из них.

Рис. 1. Факторы, определяющие выбор оптимального значения рН основы топического препарата.

Стабильность активного вещества, способность к длительному хранению без гидролиза, других химических реакций, разрушающих действующее начало препарата, напрямую зависит от значения рН основы препарата. Количественным критерием служит величина рКа фармакологического вещества, оптимальное значение рН препарата не должно сильно отличаться от рКа, так как это способствует снижению растворимости, нестабильности и химическому разрушению активных ингредиентов [1]. Так, для бетаметазона дипропионата оптимальный диапазон рН составляет 5—7 [2].

В случае комбинированных препаратов в расчет принимаются оптимальные условия для сохранения химической стабильности всех входящих в его состав активных компонентов. Например, для препарата Тридерм — глюкокортикостероида бетаметазона дипропионата, антимикотика клотримазола и антибиотика с бактерицидным эффектом гентамицина.

Фармакологические факторы

Действующие вещества наружных препаратов (глюкокортикостероиды, антибиотики, антимикотики) являются таргетными лекарственными веществами (от англ. target —мишень). Для проявления их противовоспалительной, антибактериальной или антимикотической активности лекарственное вещество должно найти и прочно связаться со своими молекулярными мишенями действия, расположенными в коже (внутриклеточные рецепторы глюкокортикоидных гормонов), в бактериальной или грибковой клетках. Эффективность образования комплекса лекарственного вещества и мишени, следовательно, терапевтическая эффективность препарата могут меняться в зависимости от рН. Так, для антибиотиков из группы аминогликозидов и макролидов показано достоверное снижение бактерицидной активности при уменьшении рН. Кислая среда существенно повышает минимальную ингибирующую концентрацию (МИК), что требует увеличение дозы антибиотика для проявления эквивалентной эффективности [3, 4]. Кислое значение рН (меньше 7,0) драматически снижает активность гентамицина: МИК при рН=5,0 в 70 раз выше, чем при pH=7,4 [5]. Оптимальный уровень рН для проявления антимикробных свойств антибиотиков, используемых в наружной терапии, составляет для эритромицина — 7,5—8,0; неомицина — 5,5—6,0; нитрофурантоина — 6,0; стрептомицина — 7,5—8,0.

Получены сведения, что антимикотический эффект препаратов менее выражен при кислом значении рН, адгезия клеток Candida максимальна при 37 °C и рН 6,0 [6].

Следовательно, эффективность составных компонентов топического препарата, чувствительных к изменению рН, зависит как от кислотности места их действия (поверхность кожи, эпидермис, дерма, гиподерма), так и рН наружного средства.

Факторы совместимости кожи и основы препарата

Учитывают такие параметры топического средства, как сохранение защитной и барьерной функции кожи, регуляция гидратации рогового слоя, отсутствие комедогенного действия, отсутствие аллергических реакций, соответствие рН наружного средства кислотности поверхности кожи [7]. Морфофункциональная совместимость топического препарата включает способность сохранять текстуру кожи, отсутствие комедогенного действия. Биологическая совместимость отражает свойства основы хорошо впитываться в кожу, не вызывать жирного блеска, быть удобной в применении, соответствовать рН водно-липидной мантии, учитывать возможность развития окклюзионного эффекта.

рН поверхности кожи создает оптимальные условия:

— для жизнеспособности клеток эпидермиса;

— для осуществления защитных свойств рогового слоя, в частности антимикробного свойства;

— для поддержания барьерных функций рогового слоя.

Кислотность поверхности кожи — важная физиологическая константа, наравне с температурой, концентрацией глюкозы и кислорода свидетельствующая о состоянии гомеостаза в организме. Отклонение значения рН может указывать на развитие патологических процессов в коже [8]. Так, повышение рН наблюдается при атопическом дерматите (увеличение рН в среднем 0,5 ед.), контактном дерматите, микозах. Показана корреляция между тяжестью заболевания и изменением рН поверхности кожи [9].

Уровень рН напрямую определяет активность водородных связей, которые влияют на:

— активность ферментов β-глюкоцереброзидазы и кислой сфингомиелиназы — ключевых ферментов, участвующих в регуляции проницаемости кожи [10];

— механизмы трансмембранного транспорта — систему антипорта Na + /H + в мембранах ламеллярных структур рогового слоя эпидермиса [11];

— пространственное строение сложноорганизованных структур, напрямую зависящих от рН — ДНК, биополимеров — клеточных мембран, везикул, бислойных структур водно-липидной мантии [12];

— антибактериальные свойства поверхности кожи (рис. 2).

Рис. 2. Роль рН в гомеостазе кожи.

Рост нормальной микробиоты кожи происходит при кислых значениях pH, в то время как для колонизации патогенных бактерий, таких как Staphylococcus aureus, оптимальным является нейтральное значение рН. Дермицидин (антимикробный пептид) отвечает за антимикробную активность секрета потовых желез в отношении различных патогенных микроорганизмов. При инкубации S. aureus с фракцией пота, содержащей дермицидин, бактерицидный эффект снижался с 90% в буфере с рН=5,5 до 60% в буфере с рН=6,5 [13]. Также отмечено снижение антибактериальной активности катионных биологически активных веществ, например, некоторых основных белков, вследствие уменьшения кислотности поверхности кожи. Нитраты, которые вырабатываются в потовых железах, метаболизируются бактериями до нитритов. Нитриты служат неспецифическим антибактериальным защитным механизмом, который активен при кислой реакции среды [14].

Буферная система топического препарата

Для поддержания определенной концентрации ионов водорода, т. е. определенной кислотности основы, в состав топических препаратов дополнительно вводят буферные системы.

В зависимости от химической природы буферные системы делят на:

— однокомпонентные (содержат одно соединение);

— двухкомпонентные (содержат два активных соединения).

Двухкомпонентные системы имеют более высокую буферную емкость, т. е. повышенную способность удерживать рН в заданном диапазоне.

Активизация микрофлоры на фоне применения топических глюкокортикостероидов является одним из факторов, ограничивающих как назначение, так и сроки применения [7]. В связи с этим особого внимания заслуживают основы глюкокортикостероидов, в состав которых включены буферные системы. В таблице приведены примеры буферных систем топических препаратов, содержащих глюкокортикоиды.

Буферная система топических препаратов, содержащих глюкокортикоиды (примеры)

Добавление фосфорной кислоты в качестве второго компонента буферной системы значительно повышает буферную емкость, ее сопротивление изменению рН среды в щелочную сторону.

Более разнообразный состав буферной композиции в креме Тридерм, введение в ее состав второго компонента (фосфорная кислота) способствуют повышению антимикробных свойств поверхности кожи, что свидетельствует в пользу лекарственной формы препарата Тридерм.

Природные буферные системы кожи

Поверхность кожи в норме имеет кислую реакцию (в диапазоне значений рН=4,0–6,0), в то время как внутренняя среда организма поддерживается на уровне, близком к нейтральным величинам (рН=7,0—7,5). Это является причиной выраженного градиента рН (2—3 ед.) между рН рогового слоя и рН эпидермиса и дермы [10]. Повышение уровня рН способствует росту активности сериновой протеазы, калликреина 5 и 7, которые участвуют в десквамации и деградации корнеодесмосом [17].

Основными природными буферными системами внутриклеточной и межклеточной жидкости кожи являются бикарбонатная, фосфатная и белковая буферная система. Величина рН возрастает в направлении клетка—межклеточная среда—кровь. Таким образом, наибольшую буферную емкость имеет кровь, а наименьшую — внутриклеточная среда. Образуемые в клетках при метаболизме кислоты поступают в межклеточную жидкость тем легче, чем больше их образуется в клетках, так как избыток ионов водорода повышает проницаемость клеточной мембраны. В буферных свойствах межклеточной среды играет роль соединительная ткань, особенно коллагеновые волокна. На минимальное накопление кислот они реагируют набуханием, связывая ионы водорода межклеточной жидкости.

Итак, оптимальное значение рН основы топического препарата определяется составом основы и входящих в него фармакологически активных веществ, а также соответствием рН поверхности кожи. Поддержание рН основы препарата обеспечивает буферная система, которая может быть представлена одним (монокомпонентная) или двумя компонентами (двухкомпонентная). Двухкомпонентные системы имеют более высокую буферную емкость, т. е. повышенную способность удерживать рН в заданном диапазоне. Добавление фосфорной кислоты в качестве второго компонента буферной системы, с одной стороны, повышает ее сопротивление изменению рН кожи в щелочную сторону, с другой — способствует повышению антимикробных свойств поверхности кожи.

Источник