Технология изотонических и физиологических растворов.

Изотоническими (isos-одинаковый, tonus-давление) называются растворы, у которых осмотическое давление равно осмотическому давлению плазмы крови и других жидкостей организма. Кровяная плазма, лимфа и спинномозговая жидкости, слезная жидкость имеют постоянное осмотическое давление, поддерживаемое специальными осморегуляторами. Осмотическое давление плазмы крови равно 72, 82× 104 Па, или 300 mOsmol/L. Например, изотонический раствор натрия хлорида 0, 9 % создает осмотическое давление 308 mOsmol/L, а 5 % раствор декстрозы - 252 mOsmol/L.

Растворы с меньшим осмотическим давлением называются гипотоническими, с большим - гипертоническими.

Изотоничность для инъекционных растворов очень важна, так как предупреждает сдвиги осмотического давления в организме и связанную с этим резкую боль при инъекциях и другие тяжелые явления.

При введении в кровь гипертонического раствора происходит обезвоживание живых клеток в результате явления осмоса. Жидкость из эритроцитов направится в плазму и эритроциты, лишаясь части воды, сморщиваются. Это явление называется плазмолизом. Напротив, если ввести гипотонический раствор, то жидкость пойдет внутрь клетки. Эритроциты будут разбухать, оболочка может лопнуть, произойдет явление, называемое гемолизом.

Кроме общих требований, предъявляемых к растворам для инъ­екций (апирогенность, стерильность, стабильность, отсутствие меха­нических включений, нетоксичность), к плазмозамещающим раство­рам предъявляют и специфические требования. Плазмозамещающие растворы должны быть изотоничны, изоионичны, изогидричны, изовязкостны.

Изотонирование - технологический прием выравнивания осмотического давления раствора до уровня внутриклеточной жидкости (рис. 34).

В соответствии с законом Вант-Гоффа, растворимые в воде вещества ведут себя аналогично газам и поэтому к ним можно применить приближенно газовые законы.

		МЕТОДЫ РАСЧЕТА ИЗОТОНИЧЕСКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

 

 

Рис. 34 - Методы расчета изотонической концентрации растворов.

 

Известно, что 1 грамм-молекула любого недиссоциируемого вещества занимает в водном растворе при 0⁰С и давлении 760 мм. рт. ст. (0, 1 МПа) 22, 4 л, то есть точно также, как 1 грамм-молекула газа (по закону Авогадро и Жерара). Или, можно сказать наоборот, что раствор, содержащий в 22, 4 л 1 грамм-молекулу растворенного недиссоциируемого вещества при 0⁰С имеет осмотическое давление, равное 1 атм. или 0, 1 МПа. Но для того, чтобы осмотическое давление раствора поднять до 7, 4 атм. (0, 74 МПа) необходимо в объеме 22, 4 л растворить не 1 грамм-молекулу недиссоциируемого вещества, а 7, 4 или 1 грамм-молекулу в меньшем объеме, чем 22, 4 л, то есть

1 г/моль - при 0° С или 273° К и 1 атм занимает объем 22, 4 л

Количество воды для растворения 1 г/моля вещества: 22, 4: 7, 4 = 3, 03 л

Так как температура человеческого тела около 37⁰С по Цельсию (310 по Кельвину), то следует внести соответствующую поправку на температуру. Учтем, что при повышении температуры на 1⁰С, осмотическое давление в растворе увеличивается на 1/273. Поэтому, 1 грамм-молекулу вещества нужно растворить не в 3, 03 л, а в 3, 44 л. Данный раствор будет являться изотоническим.

Поправка на температуру тела человека:

273° К + 37° К = 310° К

273° К-3, 03 л

310° К-х л х = 3, 44 л

Для изготовления 1 л раствора: 1 г/моль - 3, 44 л

х г/моль - 1 л х = 0, 29 г/моль

m = 0, 29 M

где m - масса вещества, г; 0, 29 - фактор изотоничности неэлектролита; М - молекулярная масса вещества.

Фактор изотонии можно вывести и из уравнения Менделеева-Клапейрона:

Произведение давления раствора на его объем прямо пропорционально числу грамм-молей и температуре. Число молей - это масса вещества, деленная на молекулярную массу. Подставим в уравнение Менделеева-Клапейрона:

n = или n = ; = m = = = M× 0, 29 г/моль

где Р - осмотическое давление плазмы крови, 7, 4 атм; V - объем раствора, л; R - универсальная газовая постоянная, 0, 082 атм/л; Т - абсолютная температура тела, 310° К; n - число г/молей растворенного вещества.

m = 0, 29 M

где m - масса вещества, г; 0, 29 - фактор изотоничности неэлектролита; М - молекулярная масса вещества.

Приведенные расчеты верны, если речь идет о неэлектролитах. Если же растворяют в воде электролиты необходимо учитывать, что в растворе они диссоциируют на ионы.

Осмотическое давление будет тем больше, чем выше степень диссоциации. В уравнение для расчета количества вещества m = 0, 29 М вводится изотонический коэффициент i. Он показывает, во сколько раз возрастает осмотическое давление раствора вследствие диссоциации и во столько раз меньше необходимо взять вещества для получения изотонического раствора.

m = 0, 29 M: i

Коэффициент i рассчитывают по формуле

i = 1 + a (n – 1),

где a - степень электролитической диссоциации; n - число частиц, образующихся из 1 молекулы вещества при диссоциации.

ü Для разных групп электролитов коэффициент i может быть рассчитан следующим образом (рис. 35):

ü для бинарных электролитов с однозарядными ионами типа К⁺А^- (натрия хлорид, калия хлорид, натрия нитрат, серебра нитрат, пилокарпина гидрохлорид, эфедрина гидрохлорид) a= 0, 86, m = 2

i = 1 + 0, 86× (2-1) = 1, 86

ü для бинарных электролитов с двузарядными ионами типа K²⁺A^2- (цинка сульфат, магния сульфат, меди сульфат, железа сульфат, атропина сульфат) a=0, 5; m = 2

i = 1 + 0, 5× (2-1) = 1, 5

ü для тринарных электролитов типа K⁺A^2-; K²⁺A^- (натрия сульфат, кальция хлорид, магния хлорид, натрия гидрокарбонат) a=0, 75; m =3

i = 1+ 0, 75× (3-1) = 2, 5

ü для слабых кислота борная, кислота лимонная электролитов i = 1, 1.

 

Рис. 35 - Разделение электролитов по степени электролитической диссоциации.

 

В практической работе изотоничность растворов часто достигается с помощью других веществ, вводимых в лекарственную форму. Это бывает в тех случаях, когда основные фармацевтические субстанции прописаны в количествах, не обеспечивающих изотоничность раствора. Чаще всего используют в качестве изотонирующих агентов натрия хлорид, натрия сульфат или натрия нитрат.

В работе для расчета изотонирующих веществ используют формулы:

ü если изотоничность раствора достигается одним веществом

,

где: m - количество вещества, добавляемого для получения изотонического раствора (г); V - объем прописанного раствора (мл); M - молекулярная масса вещества;

ü если изотоничность раствора фармацевтической субстанции достигается с помощью другого (дополнительного) вещества

,

где: M₁ - молекулярная масса фармацевтической субстанции; M₂- молекулярная масса дополнительного вещества; m₁ - количество фармацевтической субстанции, в г; m₂ - количество дополнительного вещества, в г; V - объем прописанного раствора, в мл.

ü при более сложных прописях (с тремя и более компонентами) сначала находят, какой объем изотонического раствора могут дать вещества, количества которых известны. Затем по разности определяют, какой объем приходится на долю дополнительного вещества. Потом определяют и его количество. Так, по рецепту

Rp.: Novocaini hydrochloridi 0, 2

Papaverini hydrochloridi 0, 1

Natrii chloridi quantum satis

Аquaе ad iniectabilia 10 ml ut fiat solutio isotonica

Da. Signa. Внутривенно.

осмотическое давление многокомпонентного раствора по закону Дальтона складывается из парциальных давлений отдельных компонентов:

P = P₁ + Р₂ + Р₃ +.....

На долю каждого компонента приходится изотонирование соответствующего объема раствора

20 = V₁ + V ₂ + V₃ V₃ = 20 - (V₁ + V₂ )

Для новокаина:

;

Для папаверина:

V₁ + V₂ = 3, 8 + 1, 4 = 5, 2

10 мл - 5, 2 мл = 4, 8 мл

Количество натрия хлорида:

Изотоническим эквивалентом (Е) по натрия хлориду называют то количество натрия хлорида, которое в растворе создает (в тех же условиях) осмотическое давление, равное осмотическому давлению 1, 0 г фармацевтической субстанции. Данный метод является фармакопейным, универсальным и достаточно точным. Поэтому он наиболее часто применяется в аптечной практике. В соответствии с рецептом

Rp.: Solutionis Hexamethylentetramini 2, 0 - 100 ml

Natrii chloridi quantum satis ut fiat solutio isotonica

Da. Signa. По 10 мл внутривенно.

вначале определяют количество натрия хлорида, необходимое для изотонирования выписанного объема раствора, не обращая внимания на то, что часть раствора изотонируется фармацевтической субстанцией, то есть для изотонирования 100 мл раствора необходимо 0, 9 г натрия хлорида.

Затем, учитывая количество фармацевтической субстанции, в приведенном примере (2, 0 г гексаметилентетрамина) находят, какая часть выписанного объема изотонируется. При расчете исходят из определения изотонического эквивалента по натрия хлориду. Зная, что Е гексаметилентетрамина по натрия хлориду равен 0, 22, определяют, что 1, 0 г гексаметилентетрамина соответствует 0, 22 г натрия хлорида, а 2, 0 г гексаметилентетрамина, выписанного в рецепте, - 0, 44 г натрия хлорида.

Далее определяют, какое количество натрия хлорида необходимо добавить для изотонирования: 0, 9-0, 44=0, 46 г.

Расчет на основании закона Рауля, который гласит, что давление пара над раствором пропорционально молярной доле растворенной фармацевтической субстанции:

Dt = К × С,

где Dt - депрессия (понижение температуры замерзания раствора), °С; С - концентрация субстанции, моль/л; К - криоскопическая константа растворителя.

Из закона Рауля следследует, что:

ü понижение температуры замерзания (депрессия) пропорционально понижению давления пара и пропорционально концентрации растворенной субстанции в растворе;

ü изотонические растворы различных субстанций замерзают при одной и той же температуре, то есть имеют одинаковую температурную дипрессию 0, 52⁰С, соответствующую депрессии сыворотки крови.

Зная депрессию 1 % раствора любой субстанции (температура депрессии имеется в справочниках), можно определить его изотони­ческую концентрацию.

х = %

1 % - Dt (справочные данные)

х - 0, 52⁰С

m - количество фармацевтической

m =

субстанции, необходимое для

изотонирования, г;

V - объем, мл

 

Инъекционные растворы должны быть изоионичны - содержать необходимый солевой комплекс, воссоздающий состав плазмы крови. Поэтому в состав плазмозамещающих растворов вводят ионы К²⁺, Са²⁺, Mg⁺, Na⁺, С1-, S0₄^2-, Р0₄^3- и др.

Основным компонентом физиологического раствора является натрия хлорид - главная составная часть кровяной плазмы. Кроме ионов натрия, физиологический раствор содержит ионы K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺. Установлено, что в кровяной плазме ионы натрия, калия, кальция, магния находятся в следующем соотношении:

Na: K: Ca: Mg = 100: 5: 3: 0, 6

Кроме того, растворы должны быть изогидричны, то есть соответствовать значению рН плазмы крови 7, 36-7, 47. Изогидричные растворы должны обладать способностью сохранения постоянства концентрации ионов водорода. Это требование связано с тем, что в процессе жизнедеятельности клеток и органов образуются кислые продукты обмена, нейтрализация которых осуществляется при помощи буферных систем крови. Изогидричность растворов достигается введением определенных буферных систем, которые и поддерживают на одном уровне концентрацию ионов водорода и не взаимодействуют с находящимися в растворе фармацевтическими субстанциями.

Осмоляльность - это показатель, позволяющий оценить суммарный вклад различных растворенных ингредиентов в осмотическое давление раствора.

Единицей осмоляльности является осмольна килограмм растворителя (осмоль/кг), но на практике обычно используется миллиосмоль на килограмм раствора (молмоль/кг).

Осмоляльность определяется по понижению температуры замерзания раствора, если нет других указании в частной статье. Зависимость между осмоляльностью и понижением температурой замерзания Δ Т выражают соотношением:

Наряду с понятием «осмоляльность» в практике используют понятие «осмолярность». Аналогично осмоляльности, осмолярность показатель, позволяющий оценить суммарный вклад различных растворенных ингредиентов в осмотическое давление раствора.

Данные показатели близки и отличаются друг от друга только способом выражения концентрации растворов - моляльной и молярной (рис. 36)

 

 

Рис. 36 - Осмолярность, осмоляльность.

 

Для идеальных растворов масса осмоля в граммах представляет собой отношение грамм-молекулярной массы субстанции к числу частиц или ионов, образующихся при ее растворении.

Для разбавления растворов, близких к идеальным, осмоляльность и осмолярность могут быть рассчитаны теоретически.

Осмолярность идеальных растворов может быть рассчитана по схеме:

Осмолярность=концентрация субстанции× количество частиц

Молекулярная масса

где: концентрация субстанции - количество растворенной субстанции на 1 л раствора, в граммах;

количество частиц - число частиц или ионов образующихся при растворении одной молекулы субстанции;

Единицей осмолярности является осмоль на литр раствора (осмоль/л), но на парктике обычно используется миллиосмоль на литр раствора (мосмоль/л).

При повышении концентрации раствора взаимодействие между частицами субстанции возрастает, и фактическая осмолярность понижается по сравнению с осмолярностью идеального раствора. Теоретически расчет осмолярности растворов субстанций с большой молекулярной массой (например, белковых гидролизатов) и высококонцентрированных растворов невозможен. В таких случаях путем по понижению температуры замерзания раствора или по понижению давления пара над раствором. Понижение температуры замерзания на 1, 86^оС и понижение давления пара на 0, 3 мм рт. ст. при температуре 25^оС соответствует 1 осмолю на килограмм воды.

Растворы, равные по осмоляльности (осмолярности) 0, 9 % раствору натрия хлорида, называют изотоничными.

Осмолярность плазмы крови здорового человека составляет в среднем 285 мОсм/л, раствора натрия хлорида 0, 9 % - 302, 4, раствора глюкозы 5 % - 290, раствора глюкозы 10 % - 600 мОсм/л.

Гиперосмолярные состояния наступают в результате почечной недостаточности, острой и хронической сердечной недостаточности, инфаркта миокарда, ожогов, сепсиса и приводят к гибели от 4 до 70 % пациентов.

Введение в организм инфузионных растворов без учета их осмолярности и ионного состава, например, больших доз маннитола или натрия гидрокарбоната, может привести к развитию тромбозов, кровотечений, вызвать тяжелые повреждения внутренних органов. Так 8, 4 % раствор натрия гидрокарбоната на 20 % растворе глюкозы, применяющийся для коррекции ацидоза у новорожденных детей, часто вызывает гиперосмолярную кому.

Многие инфузионные растворы имеют серьезный недостаток - они быстро выводятся из организма из-за отсутствия необходимой вязкости.Поэтому инъекционные и инфузионные растворы должны быть изовязкостностны, то есть должны соответствовать вязкости плазмы крови (1, 5-1, 65 сП) за счет присутствия в ней белков.

Для повышения вязкости к растворам добавляют высокомолекулярные соединения. Они очень мало изменяют осмотическое давление и, так как не переходят в мочу, задерживают выделение воды и растворенных в ней солей. Наиболее часто с этой целью применяют декстран - полимер глюкозы и поливинилпирролидон.

Плазмозамещающие растворы - растворы близкие по осмотическому давлению, ионному составу, вязкости и значению рН к кровяной плазме, способные поддерживать жизнедеятельность клеток и органов и не вызывающие существенных сдвигов физиологического равновесия в организме.

Физиологическимирастворами называются такие растворы, которые по своему осмотическому давлению, ионному составу и значению рН близки к кровяной плазме. Во многие физиологические растворы для создания окислительно-восстановительного потенциала и для питания клеток вводят глюкозу, содержание которой в крови в норме составляет 8-12 мг %.

В некоторых случаях требуется, чтобы вязкость раствора соответствовала вязкости кровяной плазмы (1, 5-1, 65 сантипуаз). Это достигается путем введения ВМС.

Физиологические растворы (солевые) относятся к группе кристаллоидных плазмозамещающих растворов.

В задачи инфузионной терапии входит:

ü поддержание нормального объема и состава внеклеточной жидкости, в том числе и объема циркулирующей крови;

ü нормализация электролитного баланса организма с учетом естественной потребности в электролитах и их патологических потерь;

ü коррекция сдвигов кислотно-щелочного состояния

ü нормализация гомеостатических и реологических свойств крови;

ü поддержание нормальной макро- и микроциркуляи

ü профилактика и лечение нарушений функции сердца, легких, печени, почек, ЖКТ, эндокринных желез;

ü обеспечение адекватного метаболизма, то есть возмещение энергетических затрат организма и коррекции белкового, липидного и углеводного обменов.

Плазмозамещающие растворы классифицируются по:

ü виду лекарственной формы (растворы для внутривенных инфузий, эмульсии, концентраты для внутривенных инфузий, порошки и лиофилизированные лекарственные формы для внутривенных инфузий, инфузионные лекарственные средства, изготовленные методом замораживания);

ü функциональному назначению(рис 37);

ü составу и особенностям применения (рис. 38).

К плазмозамещающим жидкостям предъявляются следующие требования:

ü стерильность;

ü апирогенность;

ü лечебная эффективность раствора должна обеспечивать сохранение жизни человека и быстрое выздоровление после смертельной кровопотери;

ü раствор не должен оказывать какого-либо отрицательного действия на организм, обнаруживаемого или непосредственно после введения или через некоторое время;

ü терапевтическая эффективность раствора должна обеспечивать сохранение жизни человека и быстрое выздоровление после смертельной кровопотери;

ü раствор должен сохраняться длительное время и не требовать особых условий для его транспортировки;

ü молекулярная масса коллоидного раствора должна быть в среднем в пределах 50000-100000, то есть примерно соответствовать молекулярному весу альбумина (69000), что обеспечивает необходимое коллоидно-осмотическое давление раствора.

Известно, что растворы с молекулярным весом ниже 30 000 быстро исчезают из кровяного русла, выделяясь с мочой. В то же время растворы с высоким молекулярным весом (выше 100 000) резко поднимают коллоидно-осмотическое давление, увеличивают вязкость и, долго задерживаясь в организме, могут оказывать вредное влияние;

 

 

 

 

 

 

Рис. 38 - Классификация плазмозамещающих растворов по составу и особенностям применения.

 

ü полноценный плазмозамещающий раствор не должен понижать свертываемость крови, вызывать агглютинацию эритроцитов, ускорять РОЭ;

ü плазмозамещающие жидкости, кроме отсутствия токсических антигенных и пирогенных свойств, должны достаточное время задерживаться в кровеносном русле и поддерживать массу циркулирующей крови после их введения;

ü составные части раствора должны усваиваться организмом, то есть включаться в соответствующие виды обмена веществ (табл. 24, 25).

 

Таблица 24 - Физиологические постоянные плазмы крови человека.

Осмотическое давление, Па	72, 52× 104
Ионный состав	Катионы: К+, Na+, Са2+, Mg2+ Анионы: Сl-, S042-, НР032- НСO3-, PO43-
Значение рН	7, 36-7, 47 (применяют: карбонатную, фосфатную и белковую системы амфолитов)
Вязкость, Нхс/м2(сП)	0, 0015 - 0, 0016 (1, 5 - 1, 6)
Осмолярность, мосмоль/л	около 300 (соответствует давлению около 780 кПа)

 

Таблица 25 - Кардиоплегические растворы №1, №2, №3.

Наименование веществ	Количество (г)
Раствор №1	Раствор №2	Раствор №3
Магния сульфат гептагидрат (MgSO4× 7H2O; М.м. 246, 50	1, 92	1, 92	1, 92
Натрия хлорид (NaCl; М.м. 58, 44)	7, 66	7, 66	7, 66
Калия хлорид (KCl; М.м. 74, 56)	8, 0	4, 5	8, 0
Глюкоза безводная (C6Н12О6; М.м. 180, 2)	14, 5	8, 0	8, 0
Кальция хлорида 50% раствор	0, 44мл	0, 44 мл	0, 44мл
Ода для инъекций	до 1000 мл	до 1000 мл	до 1000 мл

 

Считается, что если 50 % плазмозамещающего раствора останется в организме через 12 ч после его введения, то хороший эффект будет обеспечен, так как через этот срок уже могут быть активизированы собственные приспособительные силы организма.

Противошоковые жидкости - это такие плазмозамещающие жидкости, в которые помимо обычных компонентов входят и некоторые фармацевтические субстанции.

Противошоковые жидкости можно разделить на 3 группы:

ü простые противошоковые жидкости, содержащие соли, глюкозу, алкоголь;

ü сложные противошоковые растворы, содержащие глюкозу, алкоголь, бромиды, наркотики;

ü сложные противошоковые растворы, содержащие глюкозу, алкоголь, бромиды, наркотики и плазму крови.

Сложные солевые растворы имеют следующие составы:

Трисоль Rp.: Natrii chloridi 5, 0 Kalii chloridi 1, 0 Natrii hydrocarbonatis 4, 0 Аquaе ad iniectabilia ad 1000, 0 Misce. Sterilisetur!	Дисоль Rp.: Natrii chloridi 6, 0 Natrii acetatis 2, 0 Аquaе ad iniectabilia ad 1000, 0 Misce. Sterilisetur!
Хлосоль Rp.: Natrii chloridi 4, 75 Kalii chloridi 1, 5 Natrii acetatis 3, 6 Аquaе ad iniectabiliaad 1000, 0 Misce. Sterilisetur!	Ацесоль Rp.: Natrii chloridi 5, 0 Kalii chloridi 1, 0 Natrii acetatis 2, 0 Аquaе ad iniectabilia ad 1000, 0 Misce. Sterilisetur!
Квартасоль Rp.: Natrii chloridi 4, 75 Kalii chloridi 1, 5 Natrii hydrocarbonatis 1, 0 Natrii acetatis 2, 6 Аquaе ad iniectabilia ad 1000, 0 Misce. Sterilisetur!	Раствор Рингера Rp.: Natrii chloridi 9, 0 Kalii chloridi 0, 2 Natrii hydrocarbonatis 0, 2 Calcii chloridi hexahydratis 0, 2 Аquaе ad iniectabilia ad 1000, 0 Misce. Sterilisetur!
Жидкость Петрова кровозамещающая Rp.: Natrii chloridi15 Kalii chloridi 0, 2 Calcii chloridi hexahydratis 1, 0 Аquaе ad iniectabilia ad 1000, 0 Misce. Sterilisetur!

 

Технология растворов заключается в последовательном растворении всех входящих в их состав солей в воде для инъекций. Натрия гидрокарбонат, входящий в состав некоторых из них, добавляют после растворения всех солей. Растворение необходимо производить в плотно закрытых сосудах, избегая сильного взбалтывания, чтобы предотвратить потерю углекислоты. Передают на анализ провизору-аналитику. Растворы фильтруют в стерильные контейнеры из химически-устойчивого стекла вместимостью 450 мл и укупоривают стерильными резиновыми пробками. Контейнеры просматривают на отсутствие механических включений, обкатывают металлическими колпачками и стерилизуют паром под давлением (0, 1 МПа, t=120⁰С, в течение 12 мин). На этикетки с инфузионными растворами обязательно указание их осмоляльности (осмолярности). Срок хранения растворов 1 месяц.

⇐ Предыдущая23242526272829303132Следующая ⇒

Поделиться: