Реферат на тему «Роль химии в медицине»

Введение

Откройте домашнюю аптечку и попробуйте найти в ней хоть что-то, к чему не приложил руку химик. Парацетамол синтезирован в лаборатории, спиртовой раствор йода получен из золы морских водорослей, перекись водорода производят на химических заводах тоннами. Даже пластырь держится на клеевом составе, который подбирали химики-технологи. В больнице картина та же, только масштаб крупнее: анализ крови, контраст для томографии, наркоз, одноразовые шприцы и катетеры.

Говорить о роли химии в медицине сегодня важно ещё и потому, что старые победы оказались не окончательными. Бактерии приспосабливаются к антибиотикам, и Всемирная организация здравоохранения называет устойчивость к противомикробным препаратам одной из главных угроз для здоровья человечества. Новые лекарства по-прежнему рождаются на стыке двух наук, а в школьном курсе эта связь почти не видна: формулы остаются формулами, лекарства лекарствами.

Объект исследования — взаимодействие химии и медицины. Предмет исследования — химические открытия и технологии, которые применяются для лечения и диагностики болезней.

Цель работы — показать, что химия дала медицине в прошлом и какие задачи решает в ней сейчас. Задачи: проследить историю союза двух наук; рассмотреть открытия, изменившие врачебную практику; описать применение химии в фармакологии, диагностике и медицинских материалах; назвать нерешённые проблемы и перспективы.

Методы: анализ учебной и научно-популярной литературы, исторический метод, сравнение и обобщение. Реферат состоит из введения, трёх глав, заключения и списка источников.

Глава 1. Химия и медицина: история союза

1.1 От алхимии к ятрохимии

Знакомство химии с медициной произошло задолго до того, как химия стала наукой. Египетские папирусы перечисляют десятки лекарственных смесей с мёдом, солью, медной зеленью и растительными маслами. Средневековые алхимики искали философский камень, но попутно научились перегонять спирт и получать кислоты и соли металлов, и лекари охотно пускали эти вещества в дело, не особенно понимая, как они действуют.

Решительнее всех алхимию повернул к медицине швейцарский врач XVI века, известный под именем Парацельс. Золото, говорил он, пусть ищут другие, а дело алхимии в том, чтобы готовить лекарства. Он смело лечил соединениями ртути, сурьмы и мышьяка, за что коллеги его недолюбливали, и оставил мысль, которую повторяют до сих пор: всё есть яд, и ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным. Направление, начатое Парацельсом, назвали ятрохимией, от греческого «ятрос», врач.

В России соединение двух наук во многом связано с М. В. Ломоносовым, который в «Слове о пользе химии» 1751 года писал, что медик не может быть совершенным без основательного знания химии. Эта мысль подтвердилась в XIX веке, когда химики научились выделять чистые действующие вещества из растений. В 1804–1805 годах немецкий аптекарь Ф. Сертюрнер получил из опия морфин, первый алкалоид в чистом виде. После него последовали хинин из коры хинного дерева, кофеин и многие другие соединения, а врачи впервые смогли точно дозировать лекарство.

1.2 Открытия, изменившие медицину

Самые заметные открытия на границе химии и медицины пришлись на XIX и первую половину XX века. Их удобно рассматривать вместе, потому что каждое из них изменило не одну болезнь, а целую область врачебной практики. Основные вехи приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Химические открытия, изменившие медицину

Если расположить эти открытия на шкале времени, видно, как быстро они следовали друг за другом. Меньше чем за сто лет медицина получила обезболивание, защиту от инфекций, синтетические лекарства и антибиотики (рисунок 1).

Представить хирургию до 1846 года сейчас трудно. Больного держали несколько помощников, а лучшим считался тот хирург, который быстрее всех отнимал ногу, ведь каждая лишняя минута была для пациента пыткой. Тех, кто пережил саму операцию, нередко убивало потом нагноение раны. Всё изменили два вещества. В октябре 1846 года в Бостоне дантист Уильям Мортон дал пациенту вдохнуть пары эфира, и хирург удалил опухоль на шее без единого крика. Через двадцать лет англичанин Джозеф Листер начал промывать раны, руки и инструменты раствором карболовой кислоты, и смертность в его палатах заметно упала. В России эфир уже в 1847 году применял Н. И. Пирогов, причём не только в клинике, но и на Кавказе, прямо в походных условиях.

С аспирином вышла другая история, больше похожая на работу ювелира. Ивовую кору от жара заваривали ещё в Древней Греции, а в XIX веке химики выделили из неё салициловую кислоту. Жар она снимала исправно, но пить её было мучительно, так сильно она раздражала желудок. В 1897 году Феликс Хоффман, химик компании Bayer, присоединил к молекуле ацетильную группу и получил ацетилсалициловую кислоту, мягкую и стойкую. В 1899 году лекарство поступило в продажу под названием «Аспирин». Механизм его действия при этом объяснили только в 1971 году, когда британский фармаколог Джон Вейн показал, что аспирин подавляет образование простагландинов.

Совсем иначе было открыто первое противомикробное средство, полученное синтезом. Немецкий исследователь Герхард Домагк проверял на мышах красители, синтезированные химиками фирмы IG Farben, и обнаружил, что краситель пронтозил излечивает стрептококковую инфекцию. Позже выяснилось, что в организме он превращается в более простое вещество сульфаниламид. За это открытие Домагк получил Нобелевскую премию 1939 года, а сульфаниламиды спасли множество жизней ещё до того, как в аптеках появился пенициллин.

1.3 Пенициллин и инсулин

Открытие пенициллина часто пересказывают как счастливую случайность. В 1928 году Александр Флеминг заметил, что на забытой чашке с культурой стафилококка выросла плесень, а вокруг неё бактерии погибли. Однако выделить действующее вещество и сделать из него лекарство Флемингу не удалось. Это сделали в 1940 году оксфордские учёные Говард Флори и Эрнст Чейн, которые разработали способ очистки пенициллина. В СССР собственный пенициллин, крустозин, в 1942 году получила микробиолог З. В. Ермольева.

У Зинаиды Виссарионовны Ермольевой к тому времени уже был опыт работы в чрезвычайных условиях: летом 1942 года она боролась с угрозой холеры в осаждённом Сталинграде. Плесень для своего препарата она, по рассказам сотрудников, искала повсюду, даже соскабливала её со стен бомбоубежищ, и в итоге нашла подходящий штамм. Крустозин испытывали прежде всего на раненых с гнойными осложнениями, и врачи увидели, что многих бойцов удаётся спасти без ампутации. В 1944 году, когда в Москву приехал Говард Флори, он сравнил советский препарат со своим и признал его вполне равноценным.

До 1922 года диагноз «сахарный диабет» у ребёнка означал, что жить ему осталось недолго. Летом 1921 года в Торонто хирург Фредерик Бантинг и студент Чарльз Бест сумели выделить из поджелудочной железы собак вещество, снижавшее сахар в крови. Первая инъекция, сделанная в январе 1922 года четырнадцатилетнему Леонарду Томпсону, вызвала у мальчика тяжёлую аллергию, и опыт едва не закончился неудачей. Спас дело биохимик Джеймс Коллип: он придумал, как очистить экстракт, и вторая инъекция через двенадцать дней подействовала как надо.

Дальше инсулином занялись химики, и работы им хватило на полвека. Британец Фредерик Сенгер потратил около десяти лет, чтобы определить, в каком порядке стоят аминокислоты в его молекуле, и в 1958 году получил за это Нобелевскую премию: это был первый белок, строение которого прочитали полностью. Зная формулу, можно было думать и о получении гормона без поджелудочных желёз животных, а в конце 1970-х годов человеческий инсулин научились получать с помощью генно-инженерных бактерий. Так одно лекарство прошло путь от экстракта, который едва не убил первого пациента, до точно рассчитанной молекулы.