7 - 8znani i cenieni naukowcy, a w szczególności p. wolschann, a. karpfen i g. koehler. profesor...

2019

(73)

7 - 8

(865 – 866)

CZASOPISMO

POLSKIEGO TOWARZYSTWA CHEMICZNEGO

RADA REDAKCYJNA RYSZARD ADAMIAK, IRENA BARANOWSKA, ANDRZEJ BARAŃSKI,

BOGUSŁAW BUSZEWSKI (PRZEWODNICZĄCY), TADEUSZ GÓRECKI,

MIETEK JARONIEC, ANATOL KOJŁO, TADEUSZ M. KRYGOWSKI,

JERZY LESZCZYNSKI, KRZYSZTOF MATYJASZEWSKI, PIOTR PANETH,

JANUSZ PAWLISZYN, K. MICHAŁ PIETRUSEWICZ, DARIUSZ POGOCKI,

MAREK POTRZEBOWSKI, SŁAWOMIR RUBINSZTAJN, GRZEGORZ SCHROEDER,

ANDRZEJ W. SOKALSKI, ARTUR P. TERZYK

KOMITET REDAKCYJNY MARCIN DRĄG, ADAM JEZIERSKI, LESZEK KĘPIŃSKI,

LUDWIK KOMOROWSKI, WITOLD RYBA-ROMANOWSKI, SŁAWOMIR SZAFERT,

ANDRZEJ TROCHIMCZUK, KAZIMIERA WILK

P. O. REDAKTORA NACZELNEGO

IZABELA NOWAK

P. O. SEKRETARZA REDAKCJI DAGMARA JACEWICZ

e-mail: [email protected]

BIURO POLSKIEGO TOWARZYSTWA CHEMICZNEGO (FINANSE) e-mail: [email protected]

JACEK MALINOWSKI (KOLPORTAŻ)


Korespondencję należy kierować pod adresem: Redakcja „Wiadomości Chemicznych”


ADRES STRONY INTERNETOWEJ

https://ptchem.pl/pl/chem-news

© Copyright by Redakcja „Wiadomości Chemicznych”, Warszawa 2019

pISSN 0043-5104

eISSN 2300-0295

Obsługa artykułów: Joanna Drzeżdżon

Skład i przygotowanie do druku:

Mateusz Drzeżdżon

Druk:

Robert Parma Fotografia al. marsz. Józefa Piłsudskiego 189b, 05-270 Marki

NIP 5241017186, tel. +48790307070, fax +48227811649 e-mail: [email protected]

2019, 73, 7-8

WSPOMNIENIA DEDYKOWANE PROFESOROWI

ALEKSANDROWI KOLLOWI Z OKAZJI 80.

ROCZNICY URODZIN

Prof. dr hab. Lucjan Sobczyk

Wydział Chemii, Uniwersytet Wrocławski,

ul. Joliot-Curie 14, 50-383 Wrocław


Profesor Aleksander Koll był jednym z pierwszych członków Zespołu Chemii

Fizycznej organizowanego przeze mnie na Uniwersytecie Wrocławskim w końcu lat

pięćdziesiątych. Tematyka badawcza była poświęcona zagadnieniom oddziaływań

molekularnych i związanych z nimi własnościami dielektrycznymi. Problemy, na

których byliśmy skoncentrowani to wiązania wodorowe w różnych układach i rozkład

440 WSPOMNIENIA DEDYKOWANE PROFESOROWI ALEKSANDROWI KOLLOWI

ładunków spostrzegany w momentach dipolowych oraz w rozważaniach teoretycznych.

Szeroko stosowaliśmy również pomiary widm oscylacyjnych i elektronowych. Badania

nasze były rozwijane przy współpracy z ośrodkami zagranicznymi. Wymieniam, jako

szczególnie owocne kontakty z zespołami J. K. Syrkina w Moskwie, D. Hadżiego

w Lublanie, M. Magafa w Paryżu, M. Daviesa w Aberystwyth, P. Huygensa w Leuven

oraz G. Zundela w Monachium. Szczególną rolę w działalności, nie tylko czysto

naukowej, odegrał G. Zundel, dzięki któremu zostały podpisane umowy o współpracy

naukowej między Uniwersytetem w Monachium i Uniwersytetem Wrocławskim. Jeśli

idzie o sukcesy naukowe Profesora Kolla, to wymieniłbym w szczególności pomiary

momentów dipolowych związków z wewnątrzcząsteczkowymi wiązaniami

wodorowymi. Przede wszystkim wykazał On, że w zasadach Mannicha i Schiffa

konformacja pierścienia chelatowego może być niepolarna. W badaniach swoich

stosował zarówno metody spektroskopowe i rezonansu magnetycznego, jak

i rozważania teoretyczne metodą dynamiki molekularnej. Szczególnie wartościowe

i ciekawe wyniki uzyskał (wspólnie z kolegami w Petersburgu) w odniesieniu do

kompleksów halogenowodorów z różnymi zasadami w roztworach CCl4. Profesor Koll

w badaniach swoich wykorzystywał również wyniki badań krystalograficznych.

Badania teoretyczne struktury i efektów energetycznych tworzenia

wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych prowadził przy współpracy

z Uniwersytetem Wiedeńskim. Był koordynatorem wspólnych programów

w ramach współpracy między Austrią i Polską. Rezultatem było opublikowanie

kilkunastu oryginalnych prac naukowych. Ze strony austriackiej zaangażowani byli

znani i cenieni naukowcy, a w szczególności P. Wolschann, A. Karpfen i G. Koehler.

Profesor Koll był również intensywnie zaangażowany we współpracy między

Uniwersytetami Wrocławia i Petersburga. Ta współpraca jest kontynuowana do

dzisiejszych czasów. Profesor Koll odbył dłuższy staż naukowy w Petersburgu

i nawiązał stałą współpracę z S. M. Melikovą, K. S. Rutkowskim i S. F. Burejko,

a również z V.B. Borisenką, D.N. Szczepkinem i G.S. Denisowem. Warto także dodać,

że Profesor Koll odbyt staż naukowy w Uniwersytecie Guelf w Kanadzie nawiązując

współpracę z C.A. Fyfem. Kontynuował także przez dłuższy czas współpracę

z L. Hellemansem z Uniwersytetu w Leuven, z którym Uniwersytet nasz ma stalą

współpracę.

Profesor Koll był zawsze jednym z najbardziej aktywnych w organizacji przez

nasz Zespół konferencji i szkół krajowych i międzynarodowych. Trzeba tu wymienić na

pierwszym miejscu zapoczątkowane przeze mnie i prof. Zundela cykl konferencji pod

nazwą: Horizons in Hydrogen Bond Research. Pierwsza z tej serii konferencja odbyła

się w Monachium, druga - w Karpaczu. Na uwagę zasługuje również seria konferencji

obejmująca Polskę, Rosję i Ukrainę, a poświęcona problemom oddziaływań

molekularnych. Organizujemy także coroczne szkoły fizyko-chemii organicznej, które

mają charakter bardziej krajowy. Profesor Koll był zawsze mocno zaangażowany

w działalność dydaktyczną. Wypromował 11 doktorów i był opiekunem kilkudziesięciu

magistrantów. Prowadził wykłady monograficzne i seminaria z zakresu chemii

fizycznej i zjawisk elektro-optycznych w fazach skondensowanych. W 1982 roku PWN

wydał podręcznik akademicki pt. Eksperymentalna Chemia Fizyczna, który został

WSPOMNIENIA DEDYKOWANE PROFESOROWI ALEKSANDROWI KOLLOWI 441

wyróżniony nagrodą I stopnia MNT i SW. Jest to wysoce cenione wyróżnienie

akademickie. Autorami podręcznika byli: L. Sobczyk, A. Kisza, K. Gatner i A. Koll.

Od początku znajomości łączyła mnie i Olka Kolla serdeczna przyjaźń. Dotyczy to

również naszych rodzin. Mieliśmy także kilka znajomych rodzin, z którymi

spotykaliśmy się często. Spośród nich najbardziej utkwiły w mej pamięci profesorowie

matematyki i biologii: R. Duda i T Krupiński, a także ks. A. Dziełak. Ten ostatni do tej

pory kieruje Duszpasterstwem Ludzi Nauki. Regularnie spotykaliśmy się w klasztorze

Sióstr Urszulanek. Podobnie spotykaliśmy się na zebraniach Studium Generale

założonego przez prof. J. Mozrzymasa, obecnie kierowanego przez prof.

A. Jezierskiego.

W naszym życiu niewiele było polityki, ale mogę powiedzieć, że nasze poglądy

były do siebie zbliżone. Profesor Koll był w Radzie Zakładowej ZNP społecznym

inspektorem pracy. W 1980 r. zaangażował się w tworzenie Solidarności na Wydziale

Chemii i całym Uniwersytecie. Na Wydziale Chemii był przewodniczącym Koła do

roku 1989. Warto dodać, że działalność zarządu Koła była w zasadzie nielegalna. Jak

wiadomo, 13 maja 1982 roku podjęto demonstracje przeciw stanowi wojennemu. Taka

demonstracja odbyła się również na Wydziale Chemii. W wyniku donosów Profesor

Koll został aresztowany i internowany w Głogowie. Skorzystałem z możliwości

odwiedzenia Go parokrotnie. Sprawiły mi przyjemność spotkania i możliwość

serdecznych uścisków. Po zwolnieniu z internowania zajął się intensywnie pracą

naukową.

W 2009 roku Profesor Koll miał przejść na emeryturę, ale szczęśliwie

zaproponowano Mu funkcję rektora w Niepublicznej Wyższej Szkole Medycznej we

Wrocławiu. Do dziś pełni tę funkcję, kieruje administracją całej uczelni, prowadzi też

zajęcia dydaktyczne z podstaw chemii i chemii kosmetycznej. Podjął się również

redakcji czasopisma o nazwie Kosmetologia Estetyczna. Należy podziwiać talenty

organizacyjne Profesora Aleksandra Kolla, jak również Jego poświęcenie się wiedzy

i nauce.

2019, 73, 7-8

FOTOPOLIMERYZACJA (MET)AKRYLANÓW

W MASIE

BULK PHOTOPOLYMERIZATION

OF (MET)ACRYLATES

Konrad Gziut*, Agnieszka Kowalczyk

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej

ul. Pułaskiego 10, 70-322 Szczecin

*e-mail: [email protected]

Abstract

Wprowadzenie

1. Fotopolimeryzacja 1.1. Fotopolimeryzacja rodnikowa

2. Fotopolimeryzacja rodnikowa (met)akrylanów

2.1. Fotopolimeryzacja (met)akrylanów w filmie 2.2. Fotopolimeryzacja (met)akrylanów w masie

Uwagi końcowe

Piśmiennictwo cytowane

444 K. GZIUT, A. KOWALCZYK

Mgr inż. Konrad Gziut w roku 2016 ukończył studia na Wydziale Technologii

i Inżynierii Chemicznej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego

w Szczecinie. Obecnie jest doktorantem w Instytucie Technologii Chemicznej

Organicznej ZUT. Specjalność – technologia polimerów, fotopolimeryzacja.

https://orcid.org/ 0000-0001-8663-5311

Dr inż. hab. Agnieszka Kowalczyk w roku 2007 ukończyła studia na Politechnice

Szczecińskiej, w roku 2011 ukończyła studia doktoranckie na Wydziale

Technologii i Inżynierii Chemicznej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu

Technologicznego w Szczecinie, gdzie w 2017 r. uzyskała stopień doktora

habilitowanego nauk technicznych. Od 2017 r. pracuje jako adiunkt w Instytucie

Technologii Chemicznej Organicznej ZUT w Szczecinie. Specjalność – technologia

polimerów, technologia klejów konstrukcyjnych.

https://orcid.org/ 0000-0002-9017-7058

FOTOPOLIMERYZACJA (MET)AKRYLANÓW W MASIE 445

ABSTRACT

Meth(acrylate) polymers are prepared by polymerization according to the

radical mechanism. This is possible due to the occurrence of unsaturated double

bonds (vinyl groups) in monomers. Meth(acrylate) polymerization reaction is

usually carried out in organic solvents using thermal initiators which decompose at

elevated temperature to give radicals. An appropriately selected initiator or

electromagnetic radiation (e.g. UV light) can be used to initiate the polymerization

process. In this case the process is called photopolymerization.

Due to the fact that the radical photopolymerization mechanism of

met(acrylates) has already been well understood, and the advantages of light-

induced polymerization offer enormous possibilities, this technology still attracts

the attention of researchers and industrialists, which results in its continuous

development. Meth(acrylates), which are very reactive, are suitable compounds for

this technology. Light induced process of transformation these molecules into

polymer can be carried out in a very short time. In addition, a wide range of

monomers allows to obtain products with various properties. Typically,

photopolymerization is associated with the cross-linking of polymers that form part

of photocurable compositions, as a result of which, for example, varnish coatings,

dental fillings or self-adhesive materials are produced.

In this article, contemporary literature on the photopolymerization of

(meth)acrylates with reference to the photopolymerization in bulk method is also

pointed out. This technique allows to obtain polymer syrups - a polymer solution in

unreacted monomers. These viscous liquids are very interesting semi-finished

products (free of solvent and almost ready for application) for the preparation of

various polymer materials, especially coatings and adhesives.

Keywords: photopolymerization, photocuring, bulk photopolymerization,

(meth)acrylates, polymer syrup

Słowa kluczowe: fotopolimeryzacja, fotosieciowanie, fotopolimeryzacja w masie,

met(akrylany), syrop polimerowy


WYKAZ STOSOWANYCH SKRÓTÓW

BP – benzofenon (ang. Benzophenone)

CRP – kontrolowana polimeryzacja rodnikowa (ang. Controlled

Radical Polymerization)

CQ – kamforochinon (ang. Camphorquinone)

HDDA – diakrylan heksanodiolu (ang. Hexanediol diacrylate)

LED – dioda emitująca światło (ang. Light-emitting Diode)

Photo CRP – kontrolowana fotopolimeryzacja rodnikowa (ang.

Photocontrolled Radical Polymerization)

TMPTA – triakrylan trimetylolopropanu (ang. Trimethylolpropane

triacrylate)

TPGDA – diakrylan glikolu tripropylenowego (ang. Tripropylene glycol

diacrylate)

TX – tioksanton (z ang. Thioxanthone)


WPROWADZENIE

Indukowana światłem reakcja polimeryzacji ma szerokie zastosowanie

przemysłowe i stanowi nadal przedmiot badań w wielu ośrodkach naukowych.

Wiele substancji charakteryzuje się czułością na promieniowanie

elektromagnetyczne, do którego zalicza się m.in. promieniowanie ultrafioletowe (UV)

oraz widzialne (VIS). Promieniowanie, w kontakcie z materią, potrafi wywoływać

różnorakie skutki, np. degradację materiału czy jego zażółcenie. Światło może być

jednak bardzo użyteczne i stosowane w pożądanych reakcjach. Pochłanianie

promieniowania słonecznego przez chlorofil skutkuje m.in. produkcją tlenu

niezbędnego dla podtrzymania życia form białkowych. Innym przykładem reakcji

zachodzącej z udziałem promieniowania elektromagnetycznego jest fotopolimeryzacja.

Pierwsze doniesienie literaturowe o fotopolimeryzacji ukazało się w 1845 r. [1],

kiedy J. Blyth i A. Hoffman zaobserwowali reakcję, w której „styrol” (dziś styren)

zmienił się w „metastyrol” pod wpływem światła słonecznego. Reakcje fotochemiczne

na szerszą skalę zaczęto jednak wykorzystywać w technologii tworzyw sztucznych

dopiero w połowie XX wieku. Istotnie przyczyniły się do tego firmy opracowujące

technologie drukarskie. Firma Eastman Kodak, która opatentowała światłoczułe

polimery bazujące na celulozie lub poli(chlorku winylu) i kwasie cynamonowym lub

jego pochodnych oraz firma DuPont, która wykorzystała fotopolimeryzację rodnikową

w technologii druku [2, 3]. Rozkwit technologii UV nastąpił w latach 90. XX wieku.

Wiele wyzwań w dziedzinie fotopolimeryzacji zostało do tego czasu przezwyciężonych,

a światowy rynek systemów utwardzanych promieniami UV osiągnął w 1995 r. poziom

miliarda dolarów [4].

W składzie fotopolimeryzujących kompozycji występują najczęściej monomery

czy oligomery (mono- bądź wielofunkcyjne), fotoinicjatory (choć znane są również

układy bez fotoinicjatora) oraz różnego rodzaju dodatki [5]. Najszerzej wykorzystywane

układy fotoutwardzalne bazują na żywicach akrylanowych, ze względu na ich dużą

reaktywność oraz możliwość otrzymywania produktów o zróżnicowanych

właściwościach - poprzez modyfikowanie łańcucha estrowego. Fotopolimeryzację

cechuje duża szybkości reakcji, niskie koszty energii oraz możliwość polimeryzacji bez

użycia rozpuszczalników. Dzięki wymienionym korzyściom jest metodą

proekologiczną, chętnie stosowaną w wielu gałęziach przemysłu (np. farbiarskim,

lakierniczym, klejowym, stomatologicznym) oraz intensywnie rozwijaną przez ośrodki

badawcze [6-10].

1. FOTOPOLIMERYZACJA

Fotopolimeryzacja jest to polimeryzacja inicjowana fotochemicznie. Istotą tej

reakcji jest absorbcja promieniowania elektromagnetycznego przez fotoinicjator,

który rozpada się na rodniki lub jony zdolne do zainicjowania polimeryzacji. Do

wytworzenia z fotoinicjatorów jonów lub wolnych rodników, w procesie


napromieniowania wykorzystuje się światło widzialne (VIS) lub ultrafioletowe

(UV). Widmo promieniowania elektromagnetycznego przedstawiono na rys. 1.

Rysunek 1. Widmo promieniowania elektromagnetycznego

Figure 1. The spectrum of electromagnetic radiation

Zakres światła widzialnego obejmuje fale o długości ok. 400-760 nm.

Promieniowanie ultrafioletowe, niewidzialne dla zdrowego, ludzkiego oka mieści

się w zakresie długości fali ok. 40-400 nm. Wyróżnia się jego cztery obszary:

próżniowy UV (40-200 nm), UV-C (200-280 nm), UV-B (280-315 nm) oraz UV-A

(315-400 nm) [8]. Najbardziej niebezpieczne dla zdrowia człowieka (spośród

wymienionych obszarów) są fale o najkrótszej długości (tj. UV-C) a zarazem

niosące ze sobą największą energię [7].

Dzięki temu, że czynnikiem rozkładającym inicjator w reakcji

fotopolimeryzacji jest kwant energii pochodzący od światła o odpowiedniej

długości fali, ten sposób otrzymywania materiałów polimerowych ma szereg zalet.

Główną korzyścią jest możliwość uzyskania bardzo dużych szybkości

polimeryzacji, które wynikają z równie szybkiego tworzenia się rodników lub

jonów inicjujących reakcję pod wpływem promieniowania. Innymi zaletami są:

możliwość prowadzenia procesu w temperaturze pokojowej bądź niższej,

stosowanie kompozycji nie zawierających rozpuszczalnika, a także niskie zużycie

energii [9]. Wymienione zalety dają reakcji fotopolimeryzacji dużą przewagę nad

klasyczną polimeryzacją, która wymaga często podwyższonej temperatury przez co

nie może być stosowana np. w stomatologii ze względu na ryzyko poparzenia

pacjenta. Bez wątpienia fotopolimeryzacja jest także metodą bardziej

proekologiczną, w porównaniu z klasyczną polimeryzacją inicjowaną termicznie.

Ponadto, istotną cechą fotopolimeryzacji jest rozdzielczość przestrzenna, czyli

ograniczenie polimeryzacji wyłącznie do obszarów naświetlanych [10].

Warto podkreślić różnicę pomiędzy fotosieciowaniem, a fotopolimeryzacją.

Często nadużywane jest pojęcie sieciowania, w kontekście polimeryzacji.

Fotopolimeryzacja jest reakcją łańcuchową, w której foton inicjujący rozpoczyna

reakcję łączenia dużej ilości monomerów. Natomiast sieciowanie odnosi się do

powstawania wiązań pomiędzy łańcuchami prepolimerów lub polimerów. Nie

każda więc reakcja polimeryzacji, nawet jeżeli jej efektem jest produkt w postaci


stałej, skutkuje produktem usieciowanym. Istotną cechą polimerów usieciowanych

jest ich chemoodporność - są nierozpuszczalne. Dla przykładu, poli(metakrylan

metylu) będący w warunkach standardowych twardym ciałem stałym, syntezowany

jest na drodze polimeryzacji monofunkcyjnego monomeru i ulega rozpuszczeniu

np. w acetonie - nie jest usieciowany [11].

Wyróżnia się dwa podstawowe typy fotopolimeryzacji, w zależności od

rodzaju cząstek reaktywnych, powstających podczas rozpadu fotoinicjatora [12]:

fotopolimeryzacja rodnikowa lub fotopolimeryzacja jonowa (kationowa). Pierwsza

z nich stosowana jest do (met)akrylanów i nienasyconych poliestrów. Według

drugiego mechanizmu przebiega natomiast fotopolimeryzacja monomerów

epoksydowych, oksetanów oraz eterów winylowych. Charakterystyczne cechy

fotopolimeryzacji kationowej to brak występowania inhibicji tlenowej oraz

możliwość uzyskania dużego przyrostu przereagowania polimeru po usunięciu

źródła promieniowania [13]. W literaturze znaleźć można również informacje

dotyczące fotopolimeryzacji anionowej. Doniesień tych jest jednak niewiele, a ten

typ fotopolimeryzacji odgrywa marginalne znaczenie przemysłowe.

Charakterystyczną cechą tej metody jest wysoka reaktywność anionowych centrów

aktywnych względem tlenu, wilgoci i dwutlenku węgla, co znacznie utrudnia

przeprowadzenie procesu. Istotną zaletą jest możliwość otrzymywania polimerów

o przewidywanym ciężarze cząsteczkowym oraz jego wąskim rozkładzie. Od wielu

lat prognozuje się, że w przyszłości będzie jednak odgrywać większą rolę,

szczególnie w procesie fotosieciowania, ze względu na zdolność do polimeryzacji

w obszarach, do których promieniowanie nie dociera. Pozwoliłoby to na

sieciowanie grubszych warstw materiałów, znacznie wypełnionych czy o dużej

zawartości pigmentów [12].

Szczególny przypadek stanowi CRP - kontrolowana/„żyjąca”

polimeryzacja rodnikowa (ang. Controlled Radical Polymerization),

z powodzeniem wykorzystana do otrzymywania polimerów o ściśle określonej

masie cząsteczkowej i jej wąskim rozkładzie oraz o sprecyzowanej strukturze [14].

Do zapoczątkowania tego typu polimeryzacji również może zostać wykorzystane

światło, wtedy mówi się o Photo CRP – kontrolowanej fotopolimeryzacji

rodnikowej (ang. Photocontrolled Radical Polymerization) [15].

1.1. FOTOPOLIMERYZACJA RODNIKOWA

Fotoinicjowana polimeryzacja rodnikowa przebiega zgodnie z ogólnym

schematem polimeryzacji rodnikowej. Występują w niej trzy podstawowe etapy:

I. Inicjacja – inicjator, pod wpływem promieniowania o określonej długości

fali, ulega rozpadowi z wytworzeniem rodników. Następnie powstaje aktywna

forma monomeru (forma „startowa”) w efekcie przeniesienia niesparowanego

elektronu z rodnika na cząstkę monomeru [16]:


I → 2 R•

R• + M → R-M• ,gdzie:

I - inicjator reakcji

R• - rodnik inicjujący polimeryzację

M – monomer

II. Propagacja łańcucha - utworzone centra aktywne reagują z kolejnymi

cząsteczkami monomeru co prowadzi do szybkiego wzrostu makrorodników:

R-M• + M → R-M-M•

R-M-M• + M → R-M-M-M•

Czas przyłączenia 10000 cząsteczek monomeru do makrorodnika wynosi

około 1s, przy czym znaczący wpływ na szybkość propagacji ma lepkość układu

polimeryzacyjnego [7].

III. Terminacja - proces dezaktywacji rosnącego makrorodnika lub

zakończenie łańcucha. Najczęściej przebiega na dwa sposoby, tj.

dysproporcjonowania (przeniesienie atomu wodoru z jednego wzrastającego

makrorodnika na drugi, z wytworzeniem dwóch nieaktywnych łańcuchów,

z których jeden posiada wiązanie podwójne) lub rekombinacji (połączenie dwóch

makrorodników ze sobą z wytworzeniem jednego łańcucha polimerowego).

Zakończenie łańcucha może następować również na skutek przeniesienia łańcucha

kinetycznego, oddziaływania z tlenem, działania inhibitorów czy reakcji

z rodnikami powstającymi w procesie rozkładu inicjatora [16].

Należy zauważyć, że w układach fotopolimeryzujących, to głównie od

fotoinicjatorów zależy szybkość polimeryzacji oraz barwa (zażółcenie)

otrzymanego polimeru. Przy wyborze fotoinicjatora należy pamiętać, że jego pasmo

absorbcji światła musi się pokrywać z długością fali świetlnej stosowanego emitera

(lampy). Ważnymi czynnikami związanymi ze stosowaniem fotoinicjatorów jest ich

rozpuszczalność w kompozycji polimerowej oraz generowanie produktów

ubocznych, szkodliwych dla zdrowia (np. benzen) [7]. Najczęściej stosowanymi

fotoinicjatorami polimeryzacji rodnikowej są: a) fotoinicjatory I typu, które ulegają

α- lub β-rozszczepieniu w reakcji jednocząsteczkowej - benzoina i jej pochodne,

ketale dibenzylu, α-hydroksyalkilofenony, α-aminoalkilofenony oraz tlenki

acylofosfiny, b) fotoinicjatory II typu, generujące rodniki w obecności ko-inicjatora

(zazwyczaj amin, tioli bądź alkoholi) - kamforochinon (CQ), benzofenon (BP) oraz

tioksanton (TX) [17, 18].

Na przebieg fotopolimeryzacji rodnikowej negatywny wpływ ma tlen. Może

on wygaszać stany wzbudzone inicjatora, znacznie zmniejszając efektywność

inicjowania. Ponadto tlen reaguje gwałtownie z rodnikami znajdującymi się na


atomie węgla (rodniki propagujące czy powstałe z rozpadu inicjatora) tworząc

rodniki nadtlenowe. Procesy te mogą znacznie spowolnić polimeryzację lub nawet

całkowicie ją zahamować. Aby zminimalizować niekorzystny wpływ tlenu, proces

prowadzi się w atmosferze gazu obojętnego. W przypadku fotosieciowania stosuje

się także folie zabezpieczające, którymi nakrywa się naświetlane materiały aby

wyeliminować dostęp tlenu [9].

2. FOTOPOLIMERYZACJA RODNIKOWA (MET)AKRYLANÓW

Poliakrylany otrzymywane są w wyniku polimeryzacji kwasu akrylowego,

kwasu metakrylowego oraz ich estrowych pochodnych (rys. 2) – (met)akrylanów

(estry kwasu akrylowego lub metakrylowego z alkoholami alifatycznymi bądź

rozgałęzionymi o 1-18 atomach węgla).

Rysunek 2. Kwas (met)akrylowy oraz jego (met)akrylanowe pochodne (R: 1-18 atomów C)

Figure 2. (Meth)acrylic acid and it’s (meth)acrylate derivatives (R: 1-18 C atoms)

Monomery metakrylowe zawierają w swojej strukturze, w odróżnieniu od

monomerów akrylowych, grupę metylową -CH3 przy węglu α. Obecność tej grupy

w polimetakrylanach wpływa na ich twardość, sztywność oraz stabilność. Powoduje

także ograniczenie możliwości rotacji makrocząsteczki, czego skutkiem są wyższe

wartości temperatury zeszklenia polimetakrylanów - w stosunku do poliakrylanów

posiadających taką samą grupę estrową w łańcuchu bocznym. Usztywnienie

cząsteczki wywiera również wpływ na wyższą wytrzymałość na rozciąganie

w stosunku do estrów kwasu akrylowego [19]. Początkowo poliakrylany stosowano

głównie jako spoiwa w przemyśle farb i lakierów. W latach 30-tych ubiegłego

wieku firma Röhm and Haas wprowadziła na rynek „szkło akrylowe” pod nazwą

handlową „Plexiglas” [20]. Nazwano tak poli(metakrylan metylu) - transparentny,

termoplastyczny polimer o stosunkowo wysokiej odporności mechanicznej, który

łatwo można było formować. Dzięki swoim cechom znalazł zastosowanie jako

substytut szkła i został najpopularniejszym i mającym największe znaczenie


techniczne polimerem wśród polimerów akrylowych. Z czasem poli(met)akrylany

zaczęły także odgrywać coraz większą rolę w produkcji materiałów

dentystycznych, tekstylnych czy klejów. Obecnie światowy rynek akrylanów wart

jest miliardy dolarów amerykańskich [21]. Najszerzej stosowanymi układami

fotopolimeryzującymi są te, które bazują na monomerach bądź oligomerach

(met)akrylanowych. Wszystko za sprawą ich dużej reaktywności oraz możliwości

otrzymywania materiałów o zróżnicowanych właściwościach poprzez łatwą

modyfikację łańcucha estrowego. Na ogół proces polimeryzacji przebiega wolniej

w przypadku metakrylanów aniżeli akrylanów, lecz tworzą one produkty o wyższej

twardości. Najczęściej stosuje się monomery wielofunkcyjne, gdyż pozwalają one

na otrzymanie wysokiego stopnia usieciowania produktu co przekłada się na jego

właściwości, tj. dużą odporność chemiczną oraz termiczną [10].

Fotopolimeryzację (met)akrylanów można prowadzić na wiele sposobów np.

na powierzchni – otrzymywanie powłok czy filmów [22, 23], w masie - w tym

przeważający sposób to naświetlanie cienkich filmów, ciekłych mieszanin mono-

lub oligomerów, rzadziej prowadzenie reakcji w reaktorze [24, 25], w emulsji [26,

27], frontalnie – aby uzyskać polimer o większej grubości poprzez naświetlanie

jednostronne i propagację reakcji w głąb materiału wskutek powstającego ciepła

[28, 29], w cieczach jonowych – które pozwalają na zwiększenie kontroli nad

reakcją czy prowadzenie procesu w temperaturze pokojowej [30, 31], in situ – aby

uzyskać materiały o zdefiniowanej mikrostrukturze [32, 33 ], in vivo – stosowane

dla materiałów biomedycznych np. w terapiach antyrakowych [34, 35], w polu

magnetycznym [36] czy poprzez kontrolowaną polimeryzację żyjącą, która stwarza

ogromne możliwości otrzymywania polimerów o zaprojektowanych strukturach

[37, 38].

2.1. FOTOPOLIMERYZACJA (MET)AKRYLANÓW W FILMIE

Fotopolimeryzacja cienkich warstw (met)akrylanowych odnosi się do procesu,

w wyniku którego, za pomocą światła, warstwa światłoczułego preparatu (w postaci

ciekłej) przekształcana jest w ciało stałe. Zazwyczaj wykorzystywany jest układ

zawierający prepolimer bądź polimer, w którym w wyniku reakcji tworzą się

połączenia (sieć) między łańcuchami makrocząsteczek co skutkuje uzyskaniem

nierozpuszczalnego ciała stałego. Proces ten stosowany jest m.in. do sieciowania

materiałów takich jak: powłoki lakiernicze, hydrożele, wypełnienia

stomatologiczne, tusze drukarskie, czy kleje [39-42]. W kontekście materiałów

powłokowych, fotopolimeryzacja odbierana jest więc jako nowoczesna metoda

sieciowania. Proces ten jest bardzo efektywny - w ciągu sekundy (stosując lampę

rtęciową, w warunkach przemysłowych) za pomocą światła, lepka ciecz zamieniana

jest w ciało stałe. Jest to jednak proces wrażliwy na obecność tlenu. Inhibicja

tlenowa znacząco wpływa na wierzchnią warstwę filmów (ok. 1-10 μm) oraz na


strukturę sieci, pod względem właściwości fizycznych, co potwierdzono przez

niedawne badanie przy użyciu zaawansowanych technik charakterystyki

powierzchni [43].

Fotopolimeryzację w filmie można prowadzić na wiele sposobów, w różnych

układach i warunkach, np: a) kompozycje w systemie wodnym bądź

rozpuszczalnikowym; b) kompozycje proszkowe [44]; c) sieciowane dualnie,

światłem oraz termicznie [45]; d) indukowany światłem proces zol-żel pozwalający

na otrzymywanie hybrydowych struktur organiczno-nieorganicznych [46];

e) otrzymywanie współprzenikających się sieci polimerowych (IPNs) czy hydrożeli

o strukturze IPN [47, 48]; f) układy nanokompozytowe, również z generowanymi

nanocząstkami in situ podczas naświetlania materiału, pozwalające na poprawę

bądź nadaniu matrycy zupełnie nowych właściwości [49, 50]; g) systemy redoks

indukowane światłem, które pozwalają na sieciowanie grubych (nawet 8mm) i/lub

pigmentowanych powłok [51].

Typowe kompozycje fotosieciowalne przeważnie są bezrozpuszczalnikowe,

a w ich skład wchodzą [11]:

oligomery (ok. 70% wag.) – główne składniki, nadają produktowi

polimeryzacji podstawowe właściwości fizykochemiczne

rozcieńczalniki reaktywne (ok. 25% wag.)- monomery o małej lepkości

dodawane w celu obniżenia lepkości kompozycji oraz poprawienia gęstości

sieciowania poprzez zwiększenie ilości wiązań podwójnych w układzie

fotoinicjator lub układ fotoinicjatorów (ok. 5% wag.)

inne dodatki– np. środki powierzchniowo czynne, dodatki reologiczne,

fotostabilizatory, środki dyspergujące, barwniki, uniepalniacze,

plastyfikatory, nanocząstki itp.

Kompozycję fotoreaktywną należy wymieszać, nanieść w postaci cienkiej

warstwy, a następnie naświetlić promieniowaniem o odpowiedniej długości fali.

Reakcje fotopolimeryzacji filmów akrylanowych są obecnie ograniczone do

stosunkowo cienkich warstw (zazwyczaj do 50 μm), dla których penetracja

światłem jest wystarczająco wysoka aby zapewnić szybkie i skuteczne utwardzanie.

Dla grubszych warstw i / lub w obecności wypełniaczy, pigmentów czy

w rozproszonych mediach, przenikanie światła nie jest wystarczające, aby zapewnić

dogłębny i wydajny proces polimeryzacji.

Fotopolimeryzacja grubych warstw (ok. 1 cm) może być przeprowadzona przy

zastosowaniu specjalnych systemów inicjujących reakcję. Opracowywane są nowe

układy fotoinicjatorów, które będą reagowały na fale o długościach lepiej

penetrujących kompozycję, bądź które będą w stanie powodować powstawanie

centrów aktywnych in situ. Przewiduje się, że w ciągu najbliższych 10-15 lat,

wdrożenie opracowanych strategii dotyczących penetracji grubszych warstw

rozszerzy zastosowania fotopolimeryzacji na zupełnie nowe klasy produktów


w dziedzinach stomatologii, kompozytów, druku 3D, biomateriałów oraz produkcji

tworzyw sztucznych [52].

Przykładowe monomery lub oligomery akrylanowe, często używane

w kompozycjach fotoutwardzalnych przedstawiono na rys. 3. Różnice

w lepkości tych składników są znaczące, np. diakrylan heksanodiolu (HDDA) - 10

mPa·s, diakrylan glikolu tripropylenowego (TPGDA) - 15 mPa·s, triakrylan

trimetylolopropanu (TMPTA) - 115 mPa·s, poliestry akrylanowe - 0,5÷50 Pa·s,

epoksyakrylany - 7,5÷25 Pa·s, uretanoakrylany - 3,5÷45 Pa·s. Związki akrylanowe

czasem posiadają uciążliwe, nieprzyjemne zapachy i mogą wykazywać właściwości

drażniące skórę [43].

Rysunek 3. Przykładowe monomery i oligomery stosowane w akrylanowych kompozycjach

fotoutwardzalnych

Figure 3. Exemplary monomers and oligomers used in acrylate photocurable compositions

2.2. FOTOPOLIMERYZACJA (MET)AKRYLANÓW W MASIE

Na drodze fotopolimeryzacji w masie otrzymuje się surowce bądź półprodukty,

które mogą być wykorzystane jako spoiwa do produkcji farb, lakierów czy klejów.


Takie półprodukty określane są w patentach jako syropy polimerowe. Są

roztworami uzyskanych polimerów pozostałych w (nie przereagowanych)

monomerach [53]. Główne wady tej metody to: duży wzrost temperatury układu

(silnie egzotermiczna reakcja, brak rozpuszczalnika) oraz powstawanie frakcji żelu

czy już wcześniej wspominana inhibicja tlenowa [21, 54]. Jednak brak

rozpuszczalnika jest również czynnikiem, który pozwala nazywać tę metodę

proekologiczną, a uzyskiwany syrop może być gotowym produktem do sieciowania

i aplikacji (ewentualnie po wymieszaniu z dodatkami).

Doniesień literaturowych odnośnie fotopolimeryzacji w masie prowadzonej

w reaktorach jest stosunkowo niewiele, a informacje odnośnie otrzymywanych

produktów, w zależności od źródła potrafią się znacząco od siebie różnić - bądź są

niepełne. Proces fotopolimeryzacji w masie prowadzony jest w reaktorach, które

przepuszczają promieniowanie UV-Vis (zwykle szklanych) w obecności gazu

obojętnego (najczęściej azotu lub argonu), bez użycia rozpuszczalnika. Dostępne są

na rynku także reaktory szklane z koncentrycznie umieszczonym źródłem

promieniowania. Takie reaktory mogą jednak sprawiać wiele trudności

technicznych. W przypadku uzyskania produktu o wyższej lepkości pojawiają się

problemy z mieszaniem, odbieraniem produktu czy oczyszczeniem reaktora.

W przypadku uzyskania usieciowanej, nierozpuszczalnej frakcji polimeru podczas

reakcji wyczyszczenie takiego reaktora mogłoby okazać się niemal niewykonalne.

Fotopolimeryzacji w masie poddaje się monomery bądź roztwory

polimerów/oligomerów w monomerach. Według patentu firmy LG Chem [55],

proces prowadzony jest do konwersji ok. 4-20% przy zastosowaniu promieniowania

o irradiancji ok 40mW/cm2, w obecności gazu obojętnego zawierającego 10-30%

objętości tlenu. Reakcję prowadzono 5min. uzyskując syrop o lepkości na poziomie

1 - 100 Pa·s w temperaturze ok. 20°C. Inny patent, należący do Francuskiego

koncernu Arkema, zawiera opis otrzymywania syropu poprzez fotopolimeryzację

mieszaniny poli (metakrylanu metylu) rozpuszczonego w metakrylanie metylu.

Proces rozpoczynano w temperaturze pokojowej, trwał w zależności dla różnych

układów od 40 min. do 24 h. Produkt charakteryzował się lepkością na poziomie

100-1000 mPa·s w temperaturze 25°C. Nie podano jednak osiąganej konwersji.

Według wynalazku, uzyskany syrop polimerowy może służyć do impregnacji

różnego rodzaju włókien bądź mat [56]. Z opisu wynalazku US4141806 znany jest

sposób fotopolimeryzacji w masie nienasyconych monomerów, tj. estrów kwasu

akrylowego lub metakrylowego w obecności fotoinicjatora (pochodne benzoiny,

acetofenonu oraz benzofenonu) w ilości 0-10% wag. Proces może być prowadzony

w sposób ciągły lub nieciągły z użyciem lampy zanurzeniowej lub zewnętrznej

otaczającej reaktor. Konwersja monomerów wynosiła ok. 40-90%. Wytworzone

polimery po modyfikacji odpowiednimi związkami sieciującymi lub/oraz

pigmentami mogą być stosowane jako lakiery [57].


W latach 2014-2017 kilka artykułów naukowych dotyczących otrzymywania

spoiw klejowych na drodze fotopolimeryzacji w masie opublikowali naukowcy

z Korei Południowej (Seung-Suk Baek wraz z współpracownikami) [58-62].

Badacze podają, iż procesy prowadzono w szklanych kolbach w atmosferze azotu

(po 30 min. przemywania mieszaniny). Stosowano mieszadło mechaniczne,

a proces prowadzono aż do uzyskania produktów o odpowiedniej lepkości. Źródłem

światła była lampa UV marki Philips o mocy 18 W. Kopolimery, które otrzymano

posłużyły do wytworzenia materiałów samoprzylepnych.

W Międzynarodowym Laboratorium Klejów i Materiałów Samoprzylepnych

Instytutu Technologii Chemicznej Organicznej Zachodniopomorskiego

Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie prowadzone są badania nad

fotopolimeryzacją w masie funkcyjnych (met)akrylanów z przeznaczeniem na

spoiwa klejowe lub powłoki lakiernicze [24].

UWAGI KOŃCOWE

Pomimo, że proces fotopolimeryzacji jest znany i wykorzystywany

w przemyśle od ok. 70 lat to technologia UV wciąż dynamicznie się rozwija

i znajduje coraz więcej zastosowań stwarzając ogrom możliwości naukowcom

i przemysłowcom. Szybki i ciągły rozwój tej dziedziny spowodowany jest m.in.

tym, że należy ona do tzw. „zielonych technologii” przyjaznych środowisku,

poprzez możliwość wykluczenia lotnych związków organicznych, zastosowanie

surowców odnawialnych oraz możliwość prowadzenia procesu w temperaturze

pokojowej przy zastosowaniu konwencjonalnych źródeł światła (np. lampy LED)

czy słońca. Szczególną rolę jako monomery w tych procesach odgrywają od wielu

lat met(akrylany) ze względu na wysoką reaktywność, dostępność na rynku oraz

możliwość otrzymywania materiałów o zróżnicowanych cechach użytkowych.

Pomimo iż polimeryzacja indukowana światłem kojarzona jest głównie

z sieciowaniem, a jej głównym celem jest uzyskiwanie cienkich warstw materiałów

polimerowych, to od niedawna z powodzeniem stosowana jest również do

wytwarzania prepolimerów w postaci syropów polimerowych. Uzyskane syropy,

mogą być dalej modyfikowane różnymi dodatkami i stanowią gotową

fotosieciowalną kompozycję, z której można otrzymać kleje (w postaci ciekłej lub

jako filmy) oraz lakiery.

PIŚMIENNICTWO CYTOWANE

[1] J. Scheirs, Historical Overview of Styrenic Polymers, Modern Styrenic Polymers: Polystyrene

and Styrenic Copolymers. Edit. by J. Scheirs and D. B. Priddy 2003.

[2] Patent US 2610120A, Photosensitization of polymeric cinnamic acid esters.

[3] Patent US 2760863A, Photographic preparation of relief images.

[4] A. B. Scranton, C. N. Bowman, R. W. Peiffer. Photopolymerization: fundamentals and

application, ACS symposium series, 673, Waszyngton, 1997.


[5] X. Pan, N. Malhotra, S. Dadashi-Silab, K. Matyjaszewski, A Simplified Fe-Based PhotoATRP

Using Only Monomers and Solvent, Macromol. Rapid Commun. 2017, 38, 1600651.

[6] C. Decker, Photoinitiated crosslinking polymerisation, Prog. Polym Sci. 1996, 21, 593.

[7] J. Pączkowski, Fotochemia polimerów: teoria i zastosowanie, Toruń, 2003.

[8] J. G. Drobny, Radiation Technology for Polymers, CRC Press, Boca Raton, 2010.

[9] Y. Yagci, S. Jockusch, N. J. Turro, Photoinitiated Polymerization: Advances, Challenges, and

Opportunities, Macromol. 2010, 43, 6245.

[10] E. Andrzejewska, A. Marcinkowska, M. Podgórska, I. Stępniak, M. Sądej, Fotopolimeryzacja:

nowe badania, nowe materiały, Polimery 2009, 54, 327.

[11] I. V. Khudyakov, Fast photopolymerization of acrylate coatings: Achievements and problems,

Prog. Org. Coat. 2018, 121, 151.

[12] P. Glöckner, T. Jung, S. Struck, K. Studer, Radiation Curing for Coatings and Printing Inks,

Vincentz Network, Hannover, 2008.

[13] M. Sangermano, I. Roppolo, A. Chiappone, New Horizons in Cationic Photopolymerization,

Polymers 2018, 10(2), 136.

[14] W. A. Braunecker, K. Matyjaszewski, Controlled/living radical polymerization: features,

developments, and perspectives, Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 93.

[15] M. Chen, M. Zhong, J.A. Johnson, Light-Controlled Radical Polymerization: Mechanisms,

Methods and Applications, Chem. Rev. 2016, 116(17), 10167.

[16] Z. Florjańczyk, S. Penczek, Chemia Polimerów (tom I), Wydawnictwo Politechniki

Warszawskiej, Warszawa, 2002.

[17] W. A. Green, Industrial Photoinitiators: A Technical Guide, CRC Press 2010, 86.

[18] J. Segurola, S. N. Allena, M. Edge, A. McMahona, S. Wilson, Photoyellowing and

discolouration of UV cured acrylated clear coatings systems: influence of photoinitiator type,

Polym. Degrad. Stab. 1999, 64(1), 39.

[19] R. V. Slone, Methacrylic Ester Polymers in Encyclopedia of Polymer Science and Technology,

2010.

[20] C. E. Carraher, Jr, Introduction to Polymer Chemistry Fourth Edition, CRC Press, Taylor &

Francis Group, Boca Raton, 2017, 7, 271.

[21] J. Vandenbergh, T. Junkers, Polyacrylates, O. Olabisi, K. Adewale (Eds.), Handbook of

Thermoplastics (2nd ed.), CRC Press, Boca Raton, 2016, 169-192.

[22] Z. Czech, A. Kowalczyk, J. Kabatc, J. Świderska, Photoreactive UV-crosslinkable solvent-free

acrylic pressure-sensitive adhesives containing copolymerizable photoinitiators based on

benzophenones, Eur. Polym. J. 2012, 48(8), 1446.

[23] D. Prządka, A. Marcinkowska, E. Andrzejewska, POSS-modified UV-curable coatings with

improved scratch hardness and hydrophobicity, Prog. Org. Coat. 2016, 100, 165.

[24] P. Bednarczyk, K. Gziut, A. Kowalczyk, Preparation and properties of urethane acrylate

varnishes obtained by bulk photopolymerization, Przem. Chem. 2018, 97(11), 1000.

[25] N. S. Allen, M. Edge, A. R. Jasso, T. Corrales, M. Tellez-Rosas, Control of stereoregularity in

poly(methyl methacrylate) by photoinitiated polymerization, J. Photochem. Photobiol. A 1997,

102(2–3), 253.

[26] F. Jasinski, P. B. Zetterlund, A. M. Braun, A. Chemtob, Photopolymerization in dispersed

systems, Prog. Polym. Sci. 2018, 84, 47.

[27] K. Jain, J. Klier, A. B. Scranton, Photopolymerization of butyl acrylate-in-water

microemulsions: Polymer molecular weight and end-groups, Polymer, 2005, 46(25), 11273.

[28] Y. Cui, J. Yang, Z. Zeng, Z. Zeng, Y. Chen, Monitoring frontal photopolymerization by

electroresistance, Eur. Polym. J. 2007, 43(9), 3912.

[29] C. Nason, Todd Roper, C. Hoyle, J. A. Pojman, UV-Induced Frontal Polymerization of

Multifunctional (Meth)acrylates, Macromol. 2005, 38.

[30] E. Andrzejewska, Photoinitiated polymerization in ionic liquids and its application, Polym. Int.,

2017, 66, 366.


[31] E. Andrzejewska, M. Podgorska-Golubska, I. Stepniak, M. Andrzejewski, Photoinitiated

polymerization in ionic liquids: Kinetics and viscosity effects, Polymer 2009, 50(9), 2040.

[32] S. Turri, M. Levi, E. Emilitri, R. Suriano, R. Bongiovanni, Direct Photopolymerisation of PEG

Methacrylate Oligomers for an Easy Prototyping of Microfluidic Structures, Macromol. Chem.

Phys. 2010, 211(8), 879.

[33] P. J. LeValley, B. Noren, P. M. Kharkar, A. M. Kloxin, J. C. Gatlin, J. S. Oakey, Fabrication of

Functional Biomaterial Microstructures by in Situ Photopolymerization and Photodegradation,

ACS Biomater. Sci. Eng. 2018, 4, 3078.

[34] C. Guo, X. Qu, N. Rangaswamy, B. Leehy, C. Xiang, D. Rice, A murine glaucoma model

induced by rapid in vivo photopolymerization of hyaluronic acid glycidyl methacrylate, PLOS

ONE 2018, 13(6), e0196529.

[35] M. Zhao, F. Danhier, C. Bastiancich, N. Joudiou, L. Pallavi, G. N. Tsakiris, B. Gallez, A. des

Rieux, A. Jankovski, J. Bianco, V. Préat, Post-resection treatment of glioblastoma with an

injectable nanomedicine-loaded photopolymerizable hydrogel induces long-term survival, Int. J.

Pharm. 2018, 548(1), 522.

[36] I. V. Khudyakov, N. Arsu, S. Jockusch, N. J. Turro, Magnetic and spin effects in the

photoinitiation of polymerization, Des. Monomers Polym. 2003, 6(1), 91.

[37] M. A. Tasdelen, M. Ciftci, Y. Yagci, Visible Light Induced Atom Transfer Radical

Polymerization, Macromol. Chem. Phys. 2012, 213(13), 1391.

[38] K. Borská, D. Moravčíková, J. Mosnáček, Photochemically Induced ATRP of (Meth)Acrylates

in the Presence of Air: The Effect of Light Intensity, Ligand, and Oxygen Concentration,

Macromol. Rapid Commun. 2017, 38(13), 1600639.

[39] P. Bednarczyk, M. Pawlikowska, Z. Czech, Primers used in UV-curable nail varnishes, Int. J.

Adhes. Adhes. 2017, 74, 177.

[40] Z. Czech, A.K. Antosik, P. Bednarczyk, UV-crosslinkable photoreactive self-adhesive

hydrogels based on acrylics, Pol. J. Chem. Tech. 2016, 18(2), 126.

[41] A. Mozelewska, P.Bednarczyk, Z. Czech, Wpływ krotności sieciowania UV na właściwości

akrylanowych klejów samoprzylepnych, Przem. Chem. 2018, 1( 9), 149.

[42] Y. Feng, Q. Deng J. Hu, C. Peng, Q. Wu, Z. Xu, Study on gel weight fraction of ultraviolet-

cured acrylic adhesives, Chem. Pap. 2019, 73(2), 517.

[43] M. Sangermano, A. Chiolerio, G. Marti, P. Martino, UV Cured Acrylic Conductive Inks for

Microelectronic Devices, Macromol. Mat. Eng. 2013, 298(6), 607.

[44] J. P. Fouassier, J. Lalevée, Photoinitiators for Polymer Synthesis: Scope, Reactivity and

Efficiency, Wiley-VCH, Weinheim, 2012.

[45] V. Maurin, C. Croutxé-Barghorn, X. Allonas, Photopolymerization process of UV powders.

Characterization of coating properties, Prog. Org. Coat. 2012, 73 (2–3), 250

[46] M. Sarrafi, B. Kaffashi, S. Bastani, Investigation of cure advancement in dual-cure

polyurethane-acrylate coatings over metal substrates, J. Coat. Technol. Res. 2018, 15(3), 527

[47] M. Mohsenia, S. Bastaniab, A. Jannesari, Influence of silane structure on curing behavior and

surface properties of sol–gel based UV-curable organic–inorganic hybrid coatings, Prog. Org.

Coat. 2014, 77(7), 1191.

[48] A. Mougharbel, J. Mallégol, X. Coqueret, Diffusion Behavior of Isobornyl Acrylate into

Photopolymerized Urethane Acrylate Films: Influence of Surface Oxidation during Curing,

Langmuir 2009, 25(17), 9831.

[49] Z. Sadakbayeva, M. Dušková-Smrčková, A. Šturcová, J. Pfleger, K. Dušek, Microstructured

poly(2-hydroxyethyl methacrylate)/poly(glycerol monomethacrylate) interpenetrating network

hydrogels: UV-scattering induced accelerated formation and tensile behaviour, Eur. Polym. J.

2018, 101, 304.

[50] V. E. Podasca, A. L. Chibac, T. Buruiana, E. C. Buruiana, Impact of ZnO and ZnO/Ag

nanoparticles on the photocatalytic activity of photopolymerized films, J. Coat. Tech. Res. 2016,

1.

https://www.scopus.com/sourceid/17900156728?origin=recordpage


[51] V. Melinte, A. Chibac, T. Buruiana, E. C.Buruiana, Hybrid nanocomposites prepared by in situ

photopolymerization using photoinitiator-modified montmorillonite, Prog. Org. Coat. 2017, 104,

125.

[52] P. Garra, F. Dumur, D. Gigmes, A. Al Mousawi, F. Morlet-Savary, C. Dietlin, J. P. Fouassier, J.

Lalevée, Copper (Photo)redox Catalyst for Radical Photopolymerization in Shadowed Areas and

Access to Thick and Filled Samples, Macromol. 2017, 50(10), 3761.

[53] P. Garra, C. Dietlin, F. Morlet-Savary, F. Dumur, D. Gigmes, J. P. Fouassier, J. Lalevée,

Photopolymerization processes of thick films and in shadow areas: a review for the access to

composites Polym. Chem. 2017, 8, 7088.

[54] N. Ballard, J. M. Asua, Radical polymerization of acrylic monomers: An overview, Prog.

Polym. Sci. 2018, 79, 40.

[55] Patent US 10131728B2, Acrylic syrup preparation method and acrylic syrup.

[56] Patent EP 2989132B1, Liquid (meth) acrylic syrup it's method of polymerization, use and

molded article obtained thereof.

[57] Patent US 4141806A, Bulk photo polymerization process for esters of acrylic and methacrylic

acids.

[58] S. S. Baek, S. J. Jang, S. W Lee, S. H. Hwang, Effect of Chemical Structure of Acrylate

Monomer on the Transparent Acrylic Pressure Sensitive Adhesives for Optical Applications,

Polym. Kor. 2014, 38(5), 682.

[59] S. S. Baek, S. J. Jang, S. H. Hwang, Preparation and adhesion performance of transparent

acrylic pressure sensitive adhesives: effects of substituent structure of acrylate monomer, Int. J.

Adhes. Adhes. 2016, 64, 72.

[60] S. S. Baek, S. H. Hwang, Preparation and adhesion performance of transparent acrylic pressure-

sensitive adhesives containing menthyl acrylate, Polym. Bull. 2016, 73(3), 687.

[61] S. S. Baek, S. H. Hwang, Eco-friendly UV-curable pressure sensitive adhesives containing

acryloyl derivatives of monosaccharides and their adhesive performances, Int. J. Adhes. Adhes.

2016, 70, 110.

[62] S. S. Baek, S. J. Jang, S. H. Hwang, Construction and adhesion performance of biomass

tetrahydro-geraniol-based sustainable/transparent pressure sensitive adhesives, J. Ind. Eng.

Chem. 2017, 53(25), 429.

Praca wpłynęła do Redakcji 28 marca 2019 r.

2019, 73, 7-8

NOWE SUBSTANCJE PSYCHOAKTYWNE

– KATYNON I JEGO POCHODNE

NEW PSYCHOACTIVE SUBSTANCES –

CATHINONE AND ITS DERIVATIVES

Katarzyna Kurpet*, Grażyna Chwatko

Katedra Chemii Środowiska, Uniwersytet Łódzki

ul. Pomorska 163, 90-236 Łódź *e-mail: [email protected]

Abstract Wykaz stosowanych skrótów

Wprowadzenie

1. Katynon

1.1. Catha Edulis: przeklęta roślina źródłem nietypowej przyjemności

1.2. Właściwości chemiczne i fizyczne

1.3. Synteza

2. Analogi strukturalne katynonu

2.1. Sposoby modyfikacji cząsteczki katynonu

2.2. Drogi syntezy pochodnych katynonu

3. Metabolizm oraz neurochemiczny mechanizm działania katynonu i

jego syntetycznych analogów 4. Objawy działania katynonu i jego pochodnych oraz niekorzystne

reakcje toksyczne u człowieka

Uwagi końcowe


462 K. KURPET, G. CHWATKO

Katarzyna Kurpet jest studentką ostatniego roku studiów magisterskich na

kierunkach analityka chemiczna oraz nauczanie chemii Wydziału Chemii

Uniwersytetu Łódzkiego. Pracę licencjacką realizowała w Katedrze Chemii

Środowiska pod opieką dr hab. Grażyny Chwatko, prof. nadzw. UŁ, którą obroniła

w roku 2017. Obecnie prowadzi badania nad opracowaniem nowej metody

wykrywania i oznaczania wybranych związków antyutleniających.

https://orcid.org/0000-0003-2777-6389

Dr hab. Grażyna Chwatko, prof. nadzw. UŁ od 1996 roku jest zatrudniona na

Wydziale Chemii Uniwersytetu Łódzkiego. Pracę doktorską na temat

„Wyznaczanie statusu redox tioli w osoczu krwi ludzkiej metodą wysokosprawnej

chromatografii cieczowej” obroniła w roku 2002. Roczny staż podoktorski,

związany z badaniem biochemicznych aspektów aterogennego działania

homocysteiny, odbyła w New Jersey Medical School, International Center for

Public Health, Newark, USA. W 2014 roku uzyskała stopień doktora

habilitowanego nauk chemicznych po przedstawieniu rozprawy na temat: „Analiza

próbek biologicznych na zawartość metabolicznie spokrewnionych związków

siarki”. Jej zainteresowania naukowe obejmują opracowywanie nowych metod

wykrywania i oznaczania związków siarki w próbkach biologicznych oraz

zastosowanie tych metod do monitorowania przemian metabolicznych

w organizmach, zarówno w stanach fizjologicznych jak i patologicznych.

https://orcid.org/0000-0001-9247-5131

NOWE SUBSTANCJE PSYCHOAKTYWNE – KATYNON I JEGO POCHODNE 463

ABSTRACT

Cathinone is the major alkaloid found in the Catha edulis plant. The chemical

structure of the cathinone is similar to amphetamine, and the difference in their

structure is the presence of the ketone group in the beta side chain position.

Synthetic derivatives belong to the novel group of psychoactive substances called

‘legal highs’ or ‘designer drugs’. Synthetic cathinones are formed by modifications

of the cathinone molecule consisting in the attachment of various substituents to the

benzene ring and side chain and the use of a nitrogen atom to build the pyrrolidine

ring. On this basis, these relationships can be divided into four main groups:

N-alkylated, N-pyrrolidinyl, 3,4-methylenedioxy-N-alkylated and 3,4-

methylenedioxy-N-pyrrolidinyl derivatives [1-2]. The simplicity of the synthesis

and the availability of substrates favors the continuous process of modifying the

cathinone derivatives covered by legal control. Therefore, continuous improvement

of cathinone detection methods is extremely important for forensic chemistry.

Cathinones easily penetrate the blood-brain barrier, inhibiting the uptake of

neurotransmitters, including dopamine, serotonin or noradrenaline, and increase

their concentration in the synaptic cleft. This leads to increased monoaminergic

transmission in the central as well as in the peripheral nervous system, which entails

a number of adverse effects [3]. In this article we described the pharmacokinetics,

postulated neurochemical mechanisms and pharmacological and toxicological

effects of cathinones. The current legal status of cathinone derivatives and selected

synthesis methods was also discussed. We believe these information contribute

improving public health and safety.

Keywords: cathinone, alcaloids, drugs, khat, new psychoactive substances, designer

drugs

Słowa kluczowe: katynon, alkaloidy, narkotyki, czuwaliczka jadalna, nowe

substancje psychoaktywne, dopalacze



5-HT – serotonina

CoA – koenzym A

DA – dopamina

DAT – transporter dopaminy

logPoktanol/woda – logarytm współczynnika podziału oktanol/woda

MAO – oksydaza monoaminowa (ang. monoamine oxidase)

MDMA – 3,4-metylenodioksymetamfetamina; Ecstasy

MDPBP – 3,4-metylenodioksy-α-pirolidynobutiofenon MDPPP – 3,4-metylenodioksy-α-pirolidynopropiofenon

MDPV – 3,4-metylenodioksypirowaleron

MOPPP – 4-metoksy-α-pirolidynopropiofenon

MPBP – 4-metylo-α-pirolidynobutiofenon

MPHP – 4-metylo-α-pirolidynoheksofenon

MPPP – 4-metylo-α-pirolidynopropiofenon

NA – noradrenalina

NAD – dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy

NAT – transporter noradrenaliny

NSP – nowe substancje psychoaktywne

PAL – enzym amoniakoliaza fenyloalaniny (ang. L-phenylalanine

ammonia lyase) SERT – transporter serotoniny


WPROWADZENIE

Katynon jest jednym z aktywnych biologicznie alkaloidów występujących

w czuwaliczce jadalnej, krzewie określanym jako khat (ang.). Ze względu na swoje

właściwości psychoaktywne, khat był znany i używany od wieków przez mieszkańców

Afryki Wschodniej i północno-wschodniej części Półwyspu Arabskiego. W wielu

regionach żucie świeżo zebranych liści czuwaliczki jadalnej uważa się za kwestię

kultury i tradycji lokalnej. Ze względu na strukturalne podobieństwo, katynon i jego

pochodne często określane są jako „naturalne amfetaminy”. Różnica w budowie wynika

wyłącznie z obecności grupy karbonylowej w łańcuchu bocznym katynonu. Podobnie

jak amfetamina, katynon i jego analogi wykazują właściwości stymulujące, euforyczne

i empatogenne. Wpływ na centralny układ nerwowy spowodował wzrost

zainteresowania syntezą pochodnych katynonu do celów leczniczych już na początku

XX wieku, jednakże związki te zaczęły przyciągać szerszą uwagę dopiero około roku

2000. W tym czasie syntetyczne katynony zaliczono do szerszej grupy narkotyków

oficjalnie nazwanych „nowymi substancjami psychoaktywnymi” (NSP). NSP

definiowane są przez Europejskie Centrum Monitorowania Narkotyków i Narkomanii

jako nowe środki odurzające lub psychotropowe, które nie zostały wymienione

w konwencjach Organizacji Narodów Zjednoczonych, ale mogą zagrażać zdrowiu

publicznemu w porównywalnym stopniu do substancji tam wymienionych. Istnieje

wiele określeń używanych w stosunku do NSP. W krajach anglojęzycznych

najpopularniejsza nazwa to ‘legal highs’ odnosząca się do preparatów sproszkowanych

lub tabletek, bądź też ‘herbal highs’ dla preparatów roślinnych. W Polsce wszystkie

tego typu substancje funkcjonują pod nazwą „dopalacze”. W ciągu ostatnich 15 lat

pochodne katynonu stopniowo stały się dostępne w tak zwanych „smart shops”, za

pośrednictwem Internetu oraz w sklepach z artykułami farmaceutycznymi, będąc

sprzedawane, jako sole do kąpieli, aromaty lub odżywki roślinne. Dość często preparaty

te zawierają kombinację dwóch lub więcej pochodnych katynonu, wraz z innymi typami

NSP: kofeiną, lidokainą lub benzokainą, co znacznie utrudnia lekarzom identyfikację

przyczyny zatrucia, a nawet śmierci wynikających z celowego lub niezamierzonego

użycia syntetycznych katynonów [1-2].

1. KATYNON

1.1. CATHA EDULIS: PRZEKLĘTA ROŚLINA ŹRÓDŁEM NIETYPOWEJ

PRZYJEMNOŚCI

Catha edulis (łac.), inaczej czuwaliczka jadalna, jest głównym naturalnym

źródłem katynonu [4]. Roślina ta może występować jako krzew lub drzewo

osiągając wysokość oscylującą pomiędzy 1,5 a 6 metrów. Posiada duże błyszczące

liście o lancetowatym lub eliptycznym kształcie i ząbkowanych brzegach,

o barwach od ciemnożółtych do zgniłozielonych. Ich charakterystyczną cechą

jest silny aromatyczny zapach. Ponadto liście czuwaliczki jadalnej zawierają liczne


flawonoidy, garbniki, sterole, aminokwasy, glikozydy, witaminy i składniki

mineralne oraz opisane w niniejszym artykule alkaloidy: katynon i katynę, które

odpowiadają za psychoaktywne doznania. Czuwaliczka jadalna jest całoroczną,

wiecznie zieloną rośliną, która może występować w wielu strefach klimatycznych

oraz w różnych typach gleby.

Powszechnie uważa się [5], że khat pochodzi z Etiopii, jednakże jego

właściwości psychostymulujące przyczyniły się do rozpowszechnienia rośliny

w wielu krajach arabskich i afrykańskich. Dziko rosnącą roślinę Catha edulis

można spotkać w południowo-zachodnich krajach Półwyspu Arabskiego, a także

wzdłuż wschodniego wybrzeża Afryki [4]. Prawie we wszystkich krajach tych

regionów występują regularne i planowane uprawy: w Etiopii, Somalii, Jemenie,

Republice Południowej Afryki, Kenii, Sudanie oraz na Madagaskarze. Mieszkańcy

tych krajów stosują różne oryginalne określenia tej rośliny, m.in.: mirra, czat,

tschat, meongi, muringi, muraa (Kenia); jaad (Somalia); qat (Jemen); musutate,

ngongo, mutabungwa, kitandwe (Uganda); warfo, mlonge, mulungi (Tanzania);

Bushman tea (RPA) oraz wiele innych.

Najczęstszą formą używania czuwaliczki jadalnej jest żucie świeżych liści

i pędów, jednak można spotkać się z wieloma innymi formami jej spożycia [4]. Po

wysuszeniu i zmieleniu, użytkownicy rośliny, mieszają ją i palą razem z tytoniem

lub rozpuszczają w słodzonym mleku. Zdarza się również, że liście łączone są

z miodem lub cukrem, a w niektórych krajach występują nawet ciastka lub cukierki

zawierające ten narkotyk. W zależności od fantazji użytkowników, możliwości

spożycia czuwaliczki jadalnej jest bardzo wiele.

Podczas długotrwałego przeżuwania uwalniane są aktywne składniki rośliny,

które następnie połykane są wraz ze śliną [4]. Pomimo pierwszych negatywnych

efektów wywołanych przez alkaloidy, takich jak zawroty głowy, bóle w jamie

brzusznej i nudności, po niedługim czasie występują już stany euforyczne.

Użytkownicy odczuwają przypływ niespotykanej wcześniej energii, wzmożoną

czujność, poczucie nieskończonego szczęścia i wzrost samooceny. Osoby żujące

czuwaliczkę jadalną stają się pewni siebie, przez co mają skłonność do wzmożonej

gadatliwości. Często towarzyszy temu nadmierne demonstrowanie swoich uczuć,

zwiększona zdolność wyobraźni, a także niekontrolowane wybuchy śmiechu. Po

zaprzestaniu żucia czuwaliczki jadalnej w miejsce radości, optymizmu i dobrego

samopoczucia pojawiają się napięcie, niestabilność emocjonalna oraz drażliwość.

W badaniach [6] dotyczących praktyki żucia khatu i jego postrzeganych skutków

zdrowotnych przeprowadzonych wśród 622 osób społeczności Dera Woreda

(Etiopia), aż 92,8% respondentów zauważyło szkodliwy wpływ nadużywania

czuwaliczki jadalnej na zdrowie. Do najczęściej zgłaszanych objawów należały:

zaburzenia snu, halucynacje, barwienie zębów, lęk, utrata apetytu, depresja czy


psychoza. Badani wskazują także, że w zwalczaniu bezsenności pomagają im

‘chebsi’, czyli lokalne alkoholowe napoje takie jak ‘Tela’ i ‘Araqe’, które wypijane

są przez nich po zażyciu khatu.

Od wieków żucie świeżych liści czuwaliczki jadalnej, dla osiągnięcia

zadowalających efektów psychostymulujących, stanowi tradycję lokalnych

społeczności, zwłaszcza podczas kulturowych lub religijnych ceremonii, wliczając

pogrzeby oraz śluby [7]. Taki sposób zażywania rośliny jest również szeroko

praktykowany na co dzień podczas tak zwanych sesji żucia, które są głównym

społecznym i kulturowym fenomenem w szczególności w Jemenie. Nawyk żucia

khatu jest w tym regionie prestiżowy, a sesje stanowią formę towarzyską

z jednoczesnym współzawodnictwem i rywalizacją o status [8]. Podczas takich

spotkań obowiązują subtelne zasady, niemal o rytualnym znaczeniu. Sesje

odbywają się w specjalnie zaprojektowanych pomieszczeniach (Mandher, Mafraj

lub Dewan) przeznaczonych do tego celu, mogących niekiedy pomieścić nawet do

200 osób [7]. Pokoje te wyposażone są w wygodne poduszki na ścianach oraz

perskie lub beduińskie dywany na podłodze, na których stoją niskie stoły

z błyszczącymi mosiężnymi tacami i kilkoma dużymi fajkami wodnymi [8].

Zwyczajem jest, aby uczestnicy sesji siedzieli na bawełnianych materacach

otaczających pokój na podłodze, z lewym zgiętym kolanem i wygiętą prawą nogą

w pozycji pionowej, opierając się na lewym boku i kładąc łokieć na specjalnie

wykonane poduszki zwane Madka [7]. Każdy ze zgromadzonych posiada własną

„porcję” młodych liści i pędów czuwaliczki jadalnej, które nieustannie są dokładane

do ust i żute. Podczas sesji, która trwa zwykle od czterech do sześciu godzin,

członkowie społeczności medytują, słuchają muzyki i rozmawiają dzieląc się przy

tym swoimi przemyśleniami. Mężczyźni i kobiety gromadzą się osobno, przy czym

w ostatnich latach zauważa się wzrost częstości praktykowania sesji żucia wśród

kobiet. Szacuje się, że co najmniej 80% mężczyzn, 60% kobiet i coraz więcej dzieci

poniżej dziesiątego roku życia spędza większość popołudni, aby cieszyć się

rozrywką zalecaną przez mistyków religijnych od X wieku [8-9]. Jemeńczycy

uważają, że sesje khat stanowią ważną okazję do spotkań z innymi ludźmi,

zacieśniania więzi społecznych oraz do wymiany pomysłów i informacji.

W rzeczywistości jednak osłabione zostają więzi rodzinne, gdyż rodzice większość

czasu spędzają na przygotowaniu lub uczestnictwie w sesji żucia, zaniedbując

dzieci oraz własne małżeństwo, co prowadzi często do jego rozpadu [7]. Ponadto

szacuje się, że aż 85% miesięcznego dochodu mężczyzn przeznacza się na zakup

czuwaliczki jadalnej, co znacznie przewyższa wydatki na żywność dla ich rodzin

[5]. Pomimo tego Jemeńczycy wciąż traktują sesje khat jako pozytywny aspekt

codziennego życia występujący w ich kulturze od wieków. Jak wspomina Kandela

[9], jeden z urzędników państwowych określa nietypową roślinę słowami: „it is

NH2

O

NH2 N

N

N

N

Katynon Amfetamina

3,6-dimetylo-2,5-difenylopirazyna3,6-dimetylo-2,5-difenylodihydropirazyna


what gives us our power, without khat Yemen is nothing” („to daje nam naszą moc,

bez khatu Jemen jest niczym”).

Khat jest głęboko zakorzeniony w tradycjach socjokulturowych kilku krajów,

gdzie był praktykowany przez ograniczony segment populacji w dobrze

zdefiniowanym i stabilnym otoczeniu społecznym. Jednak w ostatnich latach

stosowanie tego stymulanta rozszerzyło się poza te granice i osiągnęło rozmiary

epidemii. Zjawisko to można wyjaśnić nie tylko pojawieniem się nowoczesnego

transportu, ale także głębokimi zmianami społecznymi i kulturowymi, które miały

miejsce w tych krajach w XX wieku [8].

1.2. WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE I FIZYCZNE

Katynon (2-amino-1-fenylo-1-propanon lub α-aminopropiofenon) strukturą

przypomina amfetaminę, od której odróżnia go obecność grupy ketonowej

występującej przy węglu łańcucha bocznego (Rys. 1). Stąd katynon nazywany

jest często -keto amfetaminą. Podobnie jak fenetyloaminy, katynon występuje

w dwóch formach stereoizomerycznych, różniących się aktywnością. Enancjomer

S jest naturalnie występującą formą 2-amino-1-fenylo-1-propanonu. W związku

z enolizacją grupy ketonowej, katynon ulega racemizacji, w szczególności, jako

wolna zasada oraz w polarnych rozpuszczalnikach. Katynon, niestabilizowany

obecnością mocnych kwasów, wykazuje silną tendencję do cyklizacji tworząc 3,6-

dimetylo-2,5-difenylohydropirazynę z późniejszym utlenieniem do 3,6-dimetylo-

2,5-difenylopirazyny [10-11]. Wybrane właściwości chemiczne i fizyczne katynonu

umieszczono w Tab. 1.

Rysunek 1. Struktura chemiczna katynonu, amfetaminy oraz produktów cyklizacji i utlenienia katynonu

Figure 1. The chemical structure of cathinone, amphetamine and products of cathinone cyclization and

oxidation


Tabela 1. Wybrane właściwości fizykochemiczne katynonu [12-13] Table 1. Chemical and physical properties of cathinone [12-13]

Wzór sumaryczny C9H11NO

Masa molowa 149,193 g/mol

Normalna temperatura topnienia 335,80 K

Normalna temperatura wrzenia 557,96 K

Temperatura krytyczna 791,45 K

Objętość krytyczna 0,46 m3/kg-mol

Rozpuszczalność (25 °C) Dobrze rozpuszczalny w eterze i etanolu; w wodzie:

5,15105 mg/dm

3

Ciśnienie pary (25 °C) 1,8910-2

mmHg

logPoktanol/woda 1,22

1.3. SYNTEZA

Biosynteza

Proponowane są dwie drogi biosyntezy katynonu zachodzące w krzewie Catha

edulis [14]. Obie zaczynają się od L-fenyloalaniny (Rys. 2), która zostaje

przekształcona przez enzym amoniakoliazę fenyloalaniny (PAL) w kwas trans-

cynamonowy. W tym punkcie, drogi biosyntezy rozchodzą się. Jedna jest zależna

od koenzymu A (CoA), natomiast w drugiej nie bierze on udziału.

Pierwszym krokiem w syntezie niezależącej od CoA jest uwodnienie kwasu

cynamonowego z wytworzeniem kwasu 3-hydroksy-3-fenylopropionowego [14].

Kwas ten jest kolejno przekształcany do benzaldehydu w reakcji rozszczepienia

aldolowego, czego wynikiem jest usunięcie cząsteczki kwasu octowego.

Wykorzystując odpowiednią dehydrogenazę, dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy

(NAD) oraz wodę, benzaldehyd zostaje przekształcony w kwas benzoesowy.

W kolejnym etapie przy udziale enzymu zależnego od difosforanu tiaminy oraz

pirogronianu powstaje 1-fenylopropano-1,2-dion. W końcu wykorzystanie enzymu

transaminazowego prowadzi do otrzymania ostatecznego produktu: (S)-katynonu.

Druga droga syntezy, zależna od CoA, zaczyna się od przekształcenia kwasu

cynamonowego w trans-cynamoilo-CoA za pomocą ligazy CoA [14]. Następnie

hydraza enol-CoA katalizuje reakcję hydratacji z wytworzeniem 3-hydroksy-3-

fenylopropionylo-CoA. Ostatecznie produkt ten przekształcany jest w benzoilo-

CoA przez enzym tiolazę. Na tym etapie ścieżki biosyntezy katynonu zbiegają się,

a ich dalszy przebieg jest identyczny.

OH

O

OH

OOH

O

OH

O

O

O

NH2

O

OH

O

S-CoA

O

S-CoA

OH O

S-CoA

O O

S-CoA

OS-CoA

O

CoASH

S-CoA

O

OH

NH2

O

kwas 3-hydroksy-3-fenylopropanowy

benzalehyd

kwas benzoesowy

1-fenylopropano-1,2-dion

Kwas trans-cynamonowytrans-cynamoilo-CoA

3-hydroksy-3-fenylopropionylo-CoA

3-oksy-3-fenylopropionylo-CoA

benzoilo-CoA

PAL

H2O

NAD

NADH

H2O

ligaza CoA

hydrataza enol-CoAuwodnienie

rozszczepienie aldolowe

dehydrogenaza

NAD

NADH

dehydrogenaza

CoASHtiolaza

rozszczepienie aldolowe

CoASH

tioesteraza

ligaza CoA

pirogronian

CO2

enzym zalezny od ThDP.

enzym zalezny od ThDP.

transaminaza

(S)-katynon

L - fenyloalanina


Rysunek 2. Biosynteza katynonu [14]

Figure 2. Biosynthesis of a cathinone [14]

Chemiczna synteza

Najprostszym sposobem otrzymania katynonu jest ekstrakcja liofilizowanego

materiału roślinnego za pomocą metanolu, separacja niepolarnych i słabo

zasadowych związków oraz oczyszczenie poprzez ponowną kwasowo-zasadową

N

NH2

OH

OH

NH2

NHCHO

OH

NHCHO

OH

NHCHO

O

NH2

O

NH2

O

NHCHO

O

OH

NH2

N

HCO2H

(-H2O)

HCO2H

(-H2O)

CrO3 /

(1R:2S)-Norefedryna

(1R:2S)-(+)-N-Formylonorefedryna

(1S:2R)-Norefedryna

Norefedryna

(R)-(+)-N-Formylo-aminopropiofenon(S)-(+)-N-Formylo-aminopropiofenon

(1S:2R)-(+)-N-Formylonorefedryna

Chlorowodorek (S)-(+)-aminopropiofenonu Chlorowodorek (R)-(+)-aminopropiofenonu

CrO3 /

20% HCl 20% HCl


ekstrakcję [10]. W ten sposób uzyskuje się żółty olej, który po potraktowaniu

kwasem szczawiowym daje ciało stałe o temperaturze topnienia 157-160 °C.

Kolejne opisane poniżej procedury umożliwiają otrzymanie optycznie czynnego

katynonu.

W pierwszej metodzie [10] produktem wyjściowym jest mieszanina

racemiczna norefedryny, a cały proces składa się z czterech etapów, które zostały

przedstawione na Rys. 3. Norefedryna jest przekształcana z dużą wydajnością

w swoje izomery optyczne za pomocą kwasu O,O'-dibenzoilo-d-winowego.

Następnie każdy enancjomer jest modyfikowany do jego N-formylowej pochodnej

i utleniony za pomocą trójtlenku chromu w pirydynie. W kolejnym etapie

przeprowadza się hydrolizę z użyciem 20% kwasu solnego w temperaturze 40 °C,

w wyniku czego powstaje optycznie czysty chlorowodorek α-aminopropiofenonu.

W ten sposób z racemicznej norefedryny uzyskuje się (-)-α-aminopropiofenon

z 39% ogólną wydajnością, natomiast izomer (+) z 40% ogólną wydajnością.

Rysunek 3. Synteza enancjomerów katynonu z mieszaniny racemicznej norefedryny [10]

Figure 3. Synthesis of cathinone enantiomers from the racemic mixture of norephedrine [10]

CCH

3HOOC

NH2

H

CH3

HOOC

NH

HC

O

CH3

CCH

3

O

H NH C CH

3

O

CCH

3

O

H NH3 Cl

(CH3CO)2O

+ -

HCl,

S-(-)-Katynon

1. PCl52. AlCl3/CH2Cl2

S-Alanina N-acetylo-S-alanina


Najskuteczniejsza metoda otrzymywania racemicznie czystego S-(-)-katynonu

obejmuje alkilowanie Friedla-Craftsa S-alaniny, które prowadzi do finalnego

produktu, jakim jest czysty chlorowodorek S-(-)-katynonu (Rys. 4) [15]. Procedura

ta charakteryzuje się nieco większą wydajnością niż metoda opisana powyżej,

jednak warto zauważyć, że do poprzednio opisanej syntezy używa się naturalnej

i relatywnie taniej pochodnej kwasu winowego, natomiast w poniższym przypadku

wykorzystywana jest syntetyczna alanina [10].

W pierwszym etapie następuje acetylowanie S-alaniny z użyciem bezwodnika

octowego, a następnie chlorowanie za pomocą pięciochlorku fosforu, które

prowadzi do otrzymania odpowiedniego chlorku acylowego [15]. W tym samym

kroku wykonywane jest alkilowanie Friedla-Craftsa na chlorowanym ketonie za

pomocą chlorku glinu i benzenu. Ostatecznie, podgrzanie i dodanie kwasu solnego

umożliwia usunięcie aldehydu z pierwszego etapu i zastąpienie go

chlorowodorkiem.

Rysunek 4. Synteza enancjomerycznie czystego S-(-)-katynonu [15]

Figure 4. Synthesis of enantiomerically pure S-(-)-cathinone [15]

W Polsce istnieje ustawa o przeciwdziałaniu narkomanii [16], w której istnieją

akty prawne mówiące o zakazie posiadania oraz produkowania substancji

psychotropowych, ich preparatów, środków odurzających, środków zastępczych,

nowych substancji psychoaktywnych czy prekursorów kategorii 1 przez jednostki

do tego nieuprawnione. Jednak ostatnie lata pokazały, że wyżej wymienione

produkty opanowały czarny rynek, co wskazuje na istnienie tak zwanych

„domowych laboratoriów”. Prosta synteza oraz łatwość zdobycia prekursorów do

produkcji katynonu, sprzyjają rozpowszechnieniu tego narkotyku.

N

O

RCH

2

R

R RR3

15

4

2


2. ANALOGI STRUKTURALNE KATYNONU

2.1. SPOSOBY MODYFIKACJI CZĄSTECZKI KATYNONU

Chemiczna struktura katynonu może być rozważana jako prototyp, na

podstawie którego powstają nowe substancje psychoaktywne, zwane katynonami

[17]. Na Rys. 5 pokazano charakterystyczne miejsca modyfikacji struktury

cząsteczki katynonu z zaznaczeniem pozycji α oraz . Obecnie znanych jest wiele

pochodnych katynonu (Tab. 2), które można traktować również, jako pochodne

fenetyloamin z grupą -ketonową w łańcuchu bocznym.

Rysunek 5. Ogólna struktura pochodnych katynonu

Figure 5. The general structure of cathinone derivatives

Pochodne mogą powstawać poprzez modyfikację następujących miejsc

w strukturze katynonu:

R1 = atom wodoru lub grupa alkilowa lub [NR1R2] = pierścień pirolidynowy,

ftalimidowy bądź inna struktura pierścieniowa,

R2 = atom wodoru lub grupa alkilowa lub [NR1R2] = pierścień pirolidynowy,

ftalimidowy bądź inna struktura pierścieniowa,

R3 = atom wodoru lub jeden bądź więcej podstawników: alkilowy,

alkoksylowy, halogenkowy i alkilenodioksylowy, niezależnie od tego czy są

one dalej podstawione przez inny podstawnik jednowartościowy,

R4 = atom wodoru lub dowolna grupa alkilowa,

R5 = atom wodoru lub dowolna grupa alkilowa.

Pod względem chemicznym, katynony można podzielić na cztery główne

grupy [18]. Pierwsze znane syntetyczne analogi katynonu były często

N-alkilowanymi pochodnymi (pozycje R1, R2), z których niektóre zawierały

również podstawnik przyłączony do pierścienia benzenowego (R3). Ta rodzina

katynonów obejmuje substancje, które są głównie syntetyzowane do celów

terapeutycznych, mianowicie anorektyki dietylopropion i dimetylopropion oraz

antydepresant bupropion, a także pochodne, które w rzeczywistości zostały

wprowadzone na rynek narkotykowy: etkatynon, metylokatynon, MEPH, flefedron,

4-metyloetkatynon, metedron, bufedron, pentedron oraz 3,4-dimetylometkatynon.


Tabela 2. Pochodne katynonu Table 2. Cathinone derivatives

Nazwa R1 R2 R3 R4 R5

Katynon H H H H H

α-ftalimidopropiofenon Ftalimid H H H

Metkatynon (efedron) Metyl H H H H

2-(metyloamino)-1-(3-bromofenylo)propan-1-on Metyl H 3-Br H H

2-(metyloamino)-1-(4-bromofenylo)propan-1-on Metyl H 4-Br H H

N,N-Dimetylokatynon Metyl Metyl H H H

N-Etylokatynon (etkatynon) Etyl H H H H

2-metyloamino-1-fenylobutan-1-on Metyl H H Metyl H

4-Metylo-N-etylokatynon Etyl H 4-Metyl H H

4-Metylometkatynon (mefedron, MEPH) Metyl H 4-Metyl H H

Dietylopropion (Dietylokatynon) Etyl Etyl H H H

1-(3-chlorofenylo)-2-[(1,1-dimetyloetylo)amino)-1-

propanon (Bupropion)

t-Butyl H 3-Cl H H

2-(izo-propyloamino)-1-fenylopropan-1-on Izopropyl H H H H

2-(tert-butyloamino)-1-fenylopropan-1-on t-Butyl H H H H

3,4-Metylenodioksymetkatynon (Metylon; bk-

MDMA)

Metyl H 3,4-Metylenodioksy H H

3,4-Metylenodioksyetkatynon (Etylon) Etyl H 3,4-Metylenodioksy H H

β-keto-N-metyleno-3,4-

benzodioksyolilobutanoamina (Butylon)

Metyl H 3,4-Metylenodioksy Metyl H

Pentylon Etyl H 3,4-Metylenodioksy Metyl H

4-Metoksymetkatynon (Metedron) Metyl H 4-Metoksy H H

4-Fluorometkatynon (Flefedron) Metyl H 4-F H H

3-Fluorometkatynon Metyl H 3-F H H

2-Fluorometkatynon Metyl H 2-F H H

α -pirolidynopropiofenon (α-PPP) Pirolidynyl H H H

4-Metylo-α-pirolidynopropiofenon (MPPP) Pirolidynyl 4-Metyl H H

4-Metoksy-α-pirolidynopropiofenon (MOPPP) Pirolidynyl 4-Metoksy H H

4-Metylo-α-pirolidynoheksofenon (MPHP) Pirolidynyl 4-Metyl Propyl H

1-(4-metylofenylo)-2-(1-pirolidynylo)pentan-1-on

(Pirowaleron)

Pirolidynyl 4-Metyl Etyl H

α-Pirolidynobutiofenon Pirolidynyl H Metyl H

α-Pirolidynowalerofenon (α-PVP) Pirolidynyl H Etyl H

4-Metylo-α-Pirolidynobutiofenon (MPBP) Pirolidynyl 4-Metyl Metyl H

4-Metylo-α-pirolidyno-α-metylopropiofenon Pirolidynyl 4-Metyl H Metyl

3,4-Metylenodioksy-α-pirolidynopropiofenon

(MDPPP)

Pirolidynyl 3,4-Metylenodioksy H H

3,4-Metylenodioksypirowaleron (MDPV) Pirolidynyl 3,4-Metylenodioksy Etyl H

3,4-Metylenodioksy-α-pirolidynobutiofenon

(MDPBP)

Pirolidynyl 3,4-Metylenodioksy Metyl H

1-naftalen-2-yl-2-pirolidyn-1-yl-pentan-1-on (β-

nafyron)

Pirolidynyl Benzyl Etyl H


Zamiast alkilowania lub chlorowcowania w pozycji R3, może nastąpić dodanie

grupy 3,4-metylenodioksylowej do pierścienia benzenowego [18]. Ta grupa

obejmuje N-metylowane i N-etylowane pochodne metylonu oraz etylonu, a także

butylonu i pentylonu, które powstają z alkilowania w pozycjach R1 i R4. Warto

zauważyć, że omawiana rodzina katynonów jest strukturalnie podobna do 3,4-

metylenodioksyamfetamin, regularnie nadużywanych substancji, a mianowicie 3,4-

metylenodioksymetamfetaminy (MDMA), 3,4-metylenodioksy-N-etyloamfetaminy

(MDEA) oraz N-metylo-1,3-benzodioksolilobutanoaminy (MDBD).

Inna grupa syntetycznych katynonów zawiera pierścień pirolidynowy

w łańcuchu bocznym zamiast grupy aminowej [18]. Te pirolidynowe pochodne

powstają poprzez modyfikację cząsteczki prototypu, jakim jest

α-pirolidynopropiofenon (α-PPP). MPPP powstaje w wyniku metylowania

pierścienia w cząsteczce α-PPP, natomiast alkilowanie w pozycji R4 cząsteczki

MPPP prowadzi kolejno do powstania MPBP, pirowaleronu oraz MPHP.

Powstawanie α-PVP wynika z dodania grupy etylowej do pozycji R4, podczas gdy

wprowadzenie do pierścienia α-PPP podstawnika metoksylowego prowadzi do

wytworzenia MOPPP. Jedyną pochodną katynonu, która zawiera podstawnik

alkilowy w pozycji R5 jest 4-metylo-α-pirolidyno-α-metylopropiofenon, który

powstaje w wyniku metylacji MPPP.

Poprzez połączenie dwóch ostatnich grup, powstaje nowa grupa syntetycznych

katynonów, zawierająca zarówno podstawnik metoksylowy w pierścieniu jak

i pirolidynowy zamiast grupy aminowej [18]. Do tej rodziny należą takie substancje

jak: MDPPP, MDPBP i MDPV.

Nafyron, pochodna drugiej generacji, zawierająca pierścień naftylowy,

wykazuje unikalną strukturalną charakterystykę, która nie była dotychczas

widoczna w żadnym innym opisanym syntetycznym katynonie. Istnieją dwa

izomery tego związku, a mianowicie α-nafyron oraz -nafyron [18].

Nazwy systematyczne zalecane przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej

i Stosowanej (IUPAC) rzadko stosuje się w nazewnictwie katynonów, gdyż są one

długie i niewygodne w użyciu [11]. Zamiast tego, stosuje się nazwy zwyczajowe,

półsystematyczne lub akronimy. Niestety ze względu na duże podobieństwo nazw

zwyczajowych, np. mefedron i metedron, często może dochodzić do pomyłek, co

powoduje szereg komplikacji wliczając zagrożenie zdrowia lub życia. W literaturze

można spotkać się z różnego rodzaju nazwami niekonwencjonalnymi, bazującymi

głównie na fakcie, że katynony są -keto analogami odpowiednich

fenyloetyloamin. Z tego względu katynony często opisywane są akronimami

odpowiednich amfetamin z przedrostkiem bk (-keto), co niestety również może

być problematyczne, jeśli czytelnik nie wie, jakie substancje kryją się pod

odpowiednimi akronimami analogów amfetaminy.

R

O

R

O

Br

R

O

NH2R

1

+

X-

R

O

NHR1

NHMe

NAr

O

a b

c lub d

1a (R = H)1b (R = Me)

2a (R = H)2b (R = Me)

3a (R = H, R1 = Me, X = Cl)

3b (R = R1 = Me, X = Cl)

3c (R = Me, R1 = Et, X = Br)

4a (R = R1 = H)

4b (R = Me, R1 = Bn)

5 6a (Ar = 2-naftalenylo-)6b (Ar = 1-(1,3-benzodioksol-5-ylo)-)

Br

O

R

NK

O

O

+

N

OO

O

R

NH2

O

R

NH2-NH2


2.2. DROGI SYNTEZY POCHODNYCH KATYNONU

Na Rys. 6 przedstawiono przebieg syntezy sześciu wybranych pochodnych

katynonu, a mianowicie: metkatynonu (3a), 4’-metylometkatynonu (3b), 4’-metylo-

N-etylokatynonu (3c), benzedronu (4b), nafyronu (6a) oraz MDPV (6b). Pozostałe

struktury przedstawiają cząsteczki katynonu (4a) oraz amfetaminy (5). Metkatynon

można również zsyntetyzować poprzez reakcję z łatwo dostępnymi surowcami,

zazwyczaj z pseudoefedryną, nadmanganianem potasu (stosowany jako środek

utleniający) i kwasem siarkowym(VI) [17, 19]. Jest to sposób często

wykorzystywany przy nielegalnej produkcji tego narkotyku w tak zwanych

„domowych laboratoriach”.

Rysunek 6. Reagenty i warunki: (a) Br2/HBr (48% wodny roztwór)/CH2Cl2/1h;

(b) NH2R1·HCl/NEt3/CH2Cl2/24h; (c) 4 M HCl-dioksan/PrOH/1 h; (d) 33% HBr-AcOH/AcOH

/1h [19]

Figure 6. Reagents and conditions: (a) Br2/HBr (48% aqua solution)/CH2Cl2/1h;

(b) NH2R1·HCl/NEt3/CH2Cl2/24h; (c) 4 M HCl-dioxane/PrOH/1 h; (d) 33% HBr-AcOH/AcOH

/1h [19]

Synteza Gabriela (Rys. 7) może służyć do otrzymywania pochodnych

ftalimidkowych z odpowiednich bromoketonów oraz ftalimidku potasu, które

następnie w reakcji z hydrazyną ulegają przekształceniu do ketoamin [11].

Rysunek 7. Synteza pochodnych katynonu metodą Gabriela [11]

Figure 7. Synthesis of cathinone derivatives by means of Gabriel method [11]

Br

R

O

NH2

R

NH

R

O

R

NH2

R

O

R

1 1 1

H2/Pd, p

R1 = H

R1 = CH3

Bz1 R1 = H

Bz2 R1 = CH3

K1 R1 = H

K2 R1 = CH3

R

O

R

Br

R

O

R

N

R

O

R

NH

1 1 1

[Br]


Pochodne benzylowe Bz1 i Bz2 (Rys. 8) można otrzymać w reakcji

benzyloaminy oraz pochodnych bromopropiofenonów, które pod wpływem

działania wodoru w obecności palladu oraz odpowiedniego ciśnienia, ulegają

przekształceniu do ketoaryloamin K1 i K2 [11].

Rysunek 8. Synteza pochodnych katynonu poprzez hydrogenolizę odpowiednich pochodnych N-

benzylowych [11]

Figure 8. Synthesis of cathinone derivatives by means of hydrogenolysis of their N-benzyl derivatives

[11]

Jedna z proponowanych [11] dróg otrzymywania pochodnych katynonu

zawierających strukturę pierścienia pirolidynowego została przedstawiona na Rys.

9:

Rysunek 9. Proponowana droga syntezy pochodnych katynonu otrzymanych wskutek włączenia atomu

azotu grupy NH2 w strukturę pierścienia pirolidynowego [11]

Figure 9. The proposed synthetic route leading to cathinone derivatives obtained as a result of the

inclusion of the nitrogen atom of the NH2 group in the pyrrolidine ring structure [11]

Katynony są produktami wysokiej czystości (zwykle >95%), jednakże

w przechwyconych produktach wykrywano również małe ilości substancji

zafałszowujących, takich jak benzokaina, lignokaina, kofeina czy paracetamol [20].

Niektóre dopalacze z grupy katynonów są również domieszkowane nielegalnymi

substancjami jak kokaina, ketamina, amfetamina oraz 1-benzylopiperazyna, choć

zdarza się to bardzo rzadko. W Polsce większość pochodnych katynonu objętych

jest kontrolą prawną na mocy ustawy o przeciwdziałaniu narkomanii [16].


3. METABOLIZM ORAZ NEUROCHEMICZNY MECHANIZM

DZIAŁANIA KATYNONU I JEGO SYNTETYCZNYCH ANALOGÓW

Metabolizm

Podczas jednorazowej sesji żucia czuwaliczki jadalnej trwającej kilka godzin

przeżuwa się około 100 – 500 g liści tej rośliny. Katynon jest głównym aktywnym

alkaloidem obecnym w czuwaliczce jadalnej, a jego zawartość waha się

w granicach 78 – 343 mg na 100 g świeżych liści. Psychostymulujące efekty

wywołane przez khat pojawiają się po około 30 minutach od rozpoczęcia żucia

i trwają mniej więcej trzy godziny. W tym czasie, blisko 90% alkaloidów zostaje

skutecznie wyekstrahowane z liści rośliny. Wchłanianie tych komponentów

następuje w dwóch miejscach: przez błonę śluzową jamy ustnej, gdzie 60%

katynonu zostaje zaabsorbowane, a także na poziomie jelita cienkiego, gdzie

następuje wchłanianie połkniętego soku [18, 21]. Biologiczny okres półtrwania

katynonu wchłanianego w wyniku żucia khatu wynosi około czterech godzin [22].

Według danych literaturowych [18], po upływie 127 ± 30 minut po spożyciu

jednej dawki wynoszącej 0,8 mg/kg masy ciała, maksymalne stężenie katynonu

w osoczu wynosi 127 ± 53 ng/ml. Inne badania [4] wykazały, że dla tej samej

dawki najwyższa aktywność katynonu wynosi 83 ng/ml osocza po upływie 1,5 –

3,5 h od rozpoczęcia żucia. Analogicznie, dla niższych dawek (0,6 mg/kg masy

ciała) opisano niższe maksymalne stężenie katynonu obecnego w osoczu (58,9 ±

18,8 ng/ml), uzyskane po upływie porównywalnego czasu po spożyciu (2,31 ± 0,65

h). Wykrycie katynonu w osoczu jest możliwe jedynie do 24 godzin od rozpoczęcia

żucia, a przeprowadzone badania sugerują, że stężenie katynonu w tym płynie

biologicznym jest proporcjonalne do przyjmowanej dawki [18].

Wykrywanie katynonu w próbkach biologicznych jest problematyczne ze

względu na jego szybki rozkład w organizmie. We krwi katynon jest ledwo

wykrywalny już po ośmiu godzinach od spożycia [23]. Ponadto tylko 2% katynonu

pozostaje w moczu w niezmienionym składzie, będąc głównie eliminowany

w formie jego metabolitów: katyny i norefedryny. Co więcej u karmiących matek

zażywających narkotyk, metabolity katynonu są możliwe do oznaczenia w moczu

dziecka do około czterech godzin po karmieniu [4]. W nerkach pozostaje bardzo

mała ilość tego alkaloidu i wynosi średnio od 0,6% do 3,3% [22].

Po wchłonięciu, naturalny katynon, podobnie jak syntetyczne katynony,

przechodzi przez fazę I metabolizmu, nazywaną redukcją grupy -ketonowej, która

prowadzi do powstania alkoholu i katalizowana jest przez enzymy mikrosomalne

wątroby. W wyniku tego procesu powstają katyna (norpseudoefedryna) oraz

norefedryna (Rys. 10). Związki te są swoimi stereoizomerami, tzn. składają się

z takich samych atomów, a jedynie inaczej ułożonych przestrzennie.

NH2

CH3

OCH

3

NH2

H

H

OH

CH3

NH2

OH

H

H

[R]

Katynon

Katyna

Norefedryna


W specyficznych przypadkach proces metabolizmu katynonu może wykazywać

stereoselektywność, wówczas głównym metabolitem S-(-)-katynonu jest R,S-(-)-

norefedryna, podczas gdy R-(+)-katynon jest metabolizowany do R,R-(-)-

norpseudoefedryny [18, 21].

W liściach czuwaliczki jadalnej katynon jest przede wszystkim przekształcany

do katyny, natomiast głównym jego metabolitem w organizmie człowieka jest

norefedryna [21]. Związki te wykazują farmakologiczne działanie zarówno na

centralny, jak i obwodowy układ nerwowy. Do efektów wywoływanych przez

katynę zaliczyć można między innymi: zwiększoną czujność, hipertermię,

przyspieszone oddychanie, zwiększenie częstości akcji serca, wzrost ciśnienia krwi,

zaparcia, zatrzymanie moczu oraz anoreksję [24]. Wywoływana przez

norpseudoefedrynę utrata wagi stała się celem badań dotyczących sposobów

leczenia powszechnie występującej otyłości, jednakże zbyt duże ryzyko powikłań

sercowo – naczyniowych sprawia, że zastosowanie katyny jako leku pozostaje

wciąż kwestią otwartą. Norefedryna z kolei jest powszechnie stosowana jako

preparat zmniejszający przekrwienie błony śluzowej nosa, środek wspomagający

odchudzanie czy lek na kaszel i przeziębienie [25-26]. W nadmiernych ilościach

może jednak wywoływać szkodliwe skutki uboczne, takie jak: arytmia serca,

nadciśnienie, niepokój, bóle i zawroty głowy, dezorientację, pobudzenie, a nawet

halucynacje i psychozę (drgawki, omamy wzrokowe) [26].

Rysunek 10. Faza I metabolizmu katynonu; [R] – redukcja [18]

Figure 10. Phase I of the cathinone metabolism; [R] – reduction [18]

Konsumowane dawki syntetycznych katynonów różnią się między sobą

w zależności od siły wywoływanych efektów i drogi podania [17]. Niektóre

katynony mają słabszą siłę inhibicji wychwytu neuroprzekaźników in vitro niż ich

odpowiednie fenetyloaminy. Tak samo jak w przypadku katynonu, wynika to

z obecności grupy -ketonowej, która odpowiada za wzrost polarności i tym samym


obniżenie zdolności przekraczania granicy krew-mózg. Wyjątek stanowi rodzina

pirolidynowych katynonów, gdyż obecność pierścienia pirolidynowego znacznie

redukuje polarność tych związków. Niemniej jednak, metylon oraz MDPV, tak

dobrze jak EPH i MEPH, wykazują wysoką przenikalność w komórkach śródbłonka

naczyń włosowatych mózgu ludzkiego. Wśród czterech pochodnych, granica krew-

mózg była najbardziej przepuszczalna dla MDPV oraz MEPH, a liczne dane

sugerują, że pierwsza substancja jest aktywnie transportowana do mózgu poprzez

specyficzne nośniki [18].

Syntetyczne katynony, podobnie jak sam katynon, po wchłonięciu przechodzą

przez fazę I metabolizmu (Rys. 11), polegającą na redukcji grupy -ketonowej do

odpowiedniego alkoholu, katalizowaną przez enzymy mikrosomalne wątroby [18].

Jak opisano wcześniej, metabolizm katynonu może w pewnych przypadkach

wykazywać stereoselektywność. Taki sam proces wykazano również dla

dimetylopropionu, a następnie zaproponowano także dla EPH. Redukcja tych

dwóch związków daje początek odpowiednio efedrynie i metyloefedrynie, które są

w następnej kolejności metabolizowane do norefedryny oraz efedryny poprzez N-

demetylację.

Badania [18] przeprowadzone na szczurach oraz w próbkach ludzkiego moczu

pozwoliły na identyfikację siedmiu metabolitów mefedronu pochodzących z trzech

dróg fazy I metabolizmu. Oprócz N-demetylacji 1º aminy, może zachodzić

utlenienie grupy metylowej przyłączonej do pierścienia z wytworzeniem alkoholu.

Ten z kolei zostaje następnie utleniony dając kwas karboksylowy z późniejszą

redukcją grupy -ketonowej (Rys. 11). Uważa się, że Cytochrom P450 2D6

(CYP2D6) jest głównym enzymem odpowiedzialnym za przebieg fazy

I metabolizmu MEPH w ludzkich mikrosomach wątroby. Niedawno, rozwinięto

metodę in vitro pozwalającą na scharakteryzowanie różnych dróg fazy I i II

metabolizmu MEPH. W tym celu inkubowano hepatocyty szczura razem z MEPH

przez dwie godziny, a następnie supernatant analizowano techniką chromatografii

cieczowej sprzężoną ze spektrometrią mas. W ten sposób zidentyfikowano 17

metabolitów, z których siedem pochodziło z fazy II metabolizmu, powstałych

w reakcji acetylowania i/lub glukuronidacji (Rys. 11). W odniesieniu do

zredukowanych metabolitów, można oczekiwać metabolizmu grup hydroksylowych

fazy II.

Metabolizm 3,4-metylenodioksylowych katynonów (Rys. 11), wliczając

metylon, butylon oraz etylon, obejmuje trzy szlaki: N-dealkilowanie (główna

droga), redukcja grupy -ketonowej i wreszcie demetylowanie, po którym następuje

O-metylowanie za pośrednictwem katecholo-O-metylotransferazy [18]. Trzy

hydroksylowane metabolity wynikające z dwóch ostatnich dróg

najprawdopodobniej przechodzą przez fazę II metabolizmu, nazywaną

glukuronidacją oraz sulfonowaniem grupy alkoholowej. Koniugaty są wydalane

N

CH2

O

R

R

R

CH3

R

NH

CH2

O

R

R

RR

O OH

O

CH3

O

OH

O

OH

O

O

O

O

OH

OH

O

OH

OH

O

OH

OH

O

N

O

N

O

OH

N

O

O

34

5

2

A.

34

5

2

B.

Hydroksylowanie

Utlenianie

C. D.

Demetylenacja

O-metylacjaO-metylacja

RedukcjaN-demetylacja

E.

Hydroksylowanie

Odwodornienie


wraz z moczem, razem z nierozpuszczonymi narkotykami.

Podobnie jak w innych syntetycznych katynonach, również w pirolidynowych

pochodnych, takich jak MDPV czy α-PPP, grupa ketonowa w bocznym łańcuchu

aminowym jest przekształcana do alkoholu [18]. W odniesieniu do MDPV,

pierścień 3,4-metylenodioksylowy jest metabolizowany takim samym sposobem jak

w przypadku k-metylenodioksyamfetamin, z wytworzeniem katecholu

i metoksykatecholowej pochodnej pirowaleronu. Związki te są głównymi

metabolitami MDPV mogącymi brać udział w reakcji sulfonowania lub

glukuronidacji. Na podstawie badań metabolicznych in vitro z użyciem ludzkich

mikrosomów wątroby, ustalono, że demetylenacja jest również główną drogą

degradacji MDPPP. Stwierdzono także, że oprócz enzymu CYP2D6, prawie

jednakowo odpowiedzialny za tę reakcję jest izoenzym CYP2C19, z czego wynika

obecność metabolitu dihydroksy-PPP. Dalsze biotransformacje grupy pirolidynowej

zostały zaproponowane w szczególności dla MDPV oraz α-PVP (Rys. 11).

Założono, że pierścień pirolidynowy może ulegać degradacji do pierwszorzędowej

aminy a łańcuch boczny i pozycja 2’ pierścienia pirolidynowego prawdopodobnie

są hydroksylowane, po czym odwodornione kolejno do ketonu i laktamu.

Rysunek 11. Szlaki metaboliczne pochodnych katynonu [17]

Figure 11. Metabolic pathways of cathinone derivatives [17]


Ostatecznie pierścień może otworzyć się na odpowiednie alifatyczne aldehydy

i przejść dalszą oksydację do kwasu karboksylowego. Dla α-PVP istnieje

szczególny przypadek, w którym pierścień fenylowy może być hydroksylowany,

prawdopodobnie w pozycji 4’. Powstałe metabolity wraz z innymi zatrzymanymi

grupami hydroksylowymi mogą częściowo przechodzić przez fazę II metabolizmu.

Podobny szlak metaboliczny został niedawno zaproponowany dla -nafyronu.

Warto zauważyć, że metabolizm flefedronu jest przewidywalnie wolniejszy niż

innych syntetycznych katynonów, ponieważ fluorowanie często prowadzi do

bardziej trwałych związków, a tym samym jest bardziej odporne na enzymatyczne

rozszczepianie wiązania C-F [18]. Podobnie jak w przypadku α-PVP, faza

I metabolizmu tego „dopalacza”, oprócz wspólnej redukcji β-ketonowej i N-

demetylacji w celu uzyskania pierwszorzędowej aminy, obejmuje także

hydroksylowanie pierścienia fenylowego, co określono w wątrobie królika

i człowieka.

Molekularny mechanizm działania

Pomimo powszechnego stosowania dopalaczy, istnieją ograniczone informacje

na temat mechanizmu działania leżącego u podstaw efektów fizjologicznych

i behawioralnych wytwarzanych przez większość syntetycznych pochodnych

katynonu [29]. Podobnie jak inne psychostymulanty, katynony wywierają wpływ

poprzez oddziaływanie z białkami transporterowymi błony komórkowej należącymi

do dużej nadrodziny transporterów SLC6, tj. transporterem dopaminy (DAT),

transporterem noradrenaliny (NAT) i transporterem serotoniny (SERT) [30].

Przenośniki monoamin są głównymi miejscami docelowymi działania (punktami

uchwytu) środków pobudzających, takich jak katynony. Aby zrozumieć

molekularny mechanizm działania omawianych związków psychoaktywnych,

należy najpierw rozważyć fizjologiczną rolę transporterów monoamin i rodzaje

narkotyków nakierowanych na te białka.

Po syntezie, aminergiczne neuroprzekaźniki, takie jak dopamina (DA),

serotonina (5-HT) czy noradrenalina (NA) (Rys. 12), są magazynowane

w pęcherzykach synaptycznych znajdujących się blisko błony presynaptycznej. Na

skutek zależnej od jonów Ca2+

egzocytozy dochodzi do uwolnienia zawartego

w pęcherzykach neuroprzekaźnika do szczeliny synaptycznej, a tym samym

zamiany sygnału elektrycznego na chemiczny. Uwolniony neurotransmiter pobudza

odpowiedni receptor w błonie postsynaptycznej i w ten sposób dochodzi do

przekazania sygnału do kolejnego neuronu. Opróżniony pęcherzyk synaptyczny na

skutek endocytozy do zakończenia nerwowego ponownie zostaje wypełniony

neuroprzekaźnikiem. Białka transporterowe monoamin są odpowiedzialne za

przemieszczanie uprzednio uwolnionych cząsteczek neuroprzekaźnika z synapsy

NH

OH

NH2

OH

OH

NH2

OH

OH

NH2

OH

Serotonina (5HT) Dopamina (DA) Noradrenalina (NA)


z powrotem do cytoplazmy neuronalnej w procesie doneuronalnego pobierania

zwrotnego, nazywanego „wychwytem” neuroprzekaźnika. Mechanizm wychwytu

jest złożonym procesem aktywnego transportu zależnym od gradientów jonowych

w błonach neuronowych. W cytozolu, neurotransmiter może ulec degradacji

enzymatycznej bądź ponownie zostać spakowany do pęcherzyków synaptycznych.

Wychwyt neuroprzekaźnika za pośrednictwem transportera jest więc głównym

mechanizmem kończącym działania sygnalizacji monoaminowej, a narkotyki

nakierowane na te białka transporterowe mogą mieć znaczący wpływ na transmisję

monoaminy z komórki [30-31].

Rysunek 12. Monoaminy

Figure 12. Monoamines

Katynony, które wiążą się z transporterami monoamin, można podzielić na

dwa typy w oparciu o ich dokładny mechanizm działania [30]. Pierwszy typ

stanowią tak zwane „blokery”, które wiążą się z miejscem ortosterycznym

transportera i hamują wychwyt neuroprzekaźników z synapsy. Ich działanie jest

analogiczne do kokainy. Zaliczamy do nich katynony zawierające pierścień

pirolidynowy, na przykład MDPV. Drugą grupę stanowią „substraty”, które

również wiążą się z miejscem ortosterycznym przenośnika, ale są następnie

przemieszczane przez kanał transportera do cytoplazmy neuronalnej, gdzie

zakłócają pęcherzykowe przechowywanie i stymulują nieegzocytotyczne

uwalnianie neuroprzekaźników do synapsy poprzez odwrócenie normalnego

kierunku przepływu transportera. Ponadto narkotyki typu substrat są

transportowane do komórek, gdzie mogą gromadzić się w cytozolu i oddziaływać

z białkami neuronalnymi, co prowadzi do zahamowania syntezy i ostatecznie

długotrwałych deficytów neuroprzekaźników. Taki sposób działania jest

charakterystyczny dla amfetaminy. Do katynonów typu substrat zaliczamy na

przykład: katynon, metylokatynon, mefedron, metylon, flefedron czy metedron [29-

31]. Niezależnie od mechanizmu molekularnego, wszystkie narkotyki oddziałujące

z transporterami mogą drastycznie zwiększyć pozakomórkowe stężenia monoamin


in vivo, wzmacniając sygnalizację chemiczną komórka – komórka w całym

ośrodkowym układzie nerwowym. Ma to niezwykle istotne znaczenie

w neurotoksyczności tych związków [30-31].

W celu wyjaśnienia neurochemicznego mechanizmu działania pochodnych

katynonu przeprowadza się badania in vitro, stosując preparaty komórkowe

i synaptosomalne, w których sprawdza się zdolność substancji chemicznych do

wychwytywania i/lub uwalniania monoamin (tj. dopaminy, noradrenaliny

i serotoniny) [17]. Jak można zauważyć (Tab. 3), syntetyczne katynony wykazują

różną selektywność oraz siłę działania wobec NAT, DAT oraz SERT.

Tabela 3. Wpływ katynonów na hamowanie in vitro wychwytu zwrotnego monoamin [17] Table 3. Effect of cathinones on in vitro inhibition of monoamine reuptake [17]

Różnice te są ściśle związane z chemiczną strukturą danego związku.

Wykazano bowiem, że zwiększanie objętości sterycznej podstawników

dodawanych do pierścienia fenylowego katynonu, szczególnie w pozycji para,

zwiększa siłę działania związku na transporter serotoninowy względem

dopaminowego [30]. Tak więc, 4-trifluorometylo-N-metylokatynon ma o wiele

większe powinowactwo do SERT niż DAT, podczas gdy macierzysty związek

metylokatynon charakteryzuje się przeciwną selektywnością. Cozzi

i współpracownicy [30] wykazali ponadto, że metylokatynon jest silnym

stymulatorem lokomotorycznym u szczurów, czego nie zaobserwowano

w przypadku jego 4-trifluorometylowego analogu, co sugeruje, że wzrost siły

działania na SERT ma hamujący wpływ na stymulatory ruchowe. Z kolei katynony

zawierające pierścień pirolidynowy, takie jak MDPV i α-PVP, są silnymi blokerami

wychwytu DAT i NAT, przy znacznie mniejszym powinowactwie do SERT.

Masywny pierścień pirolidyny i łańcuch alkilowy węgla α są krytycznymi

wyznacznikami aktywności DAT/NAT, przy czym zmniejszanie długości łańcucha

powoduje stopniowe zmniejszanie siły hamowania wychwytu odpowiednich

neuroprzekaźników. Większość dowodów wskazuje, że katynony zawierające

pierścień pirolidynowy są pozbawione aktywności substratu, być może dlatego, że

są sterycznie zbyt duże, aby zmieścić się w porach transportera. Według badań

Nazwa substancji Dopamina Noradrenalina Serotonia

Katynon

Metylokatynon

Metylon

Bupropion

Pirowaleron

+++

++++

+++

++++

++++

+++

++++

+++

++++

+++

++

+

++

+

+

Wyniki wyrażono jako względne hamowanie z zastosowaniem wartości IC50 lub Ki. Doświadczenia

dotyczyły albo użycia szczurzych synaptosomów albo komórek transfekowanych odpowiednim ludzkim

transporterem.

+ = 0,3 – 1 μM; ++ = 1 – 3 μM; +++ = 3 – 10 μM; ++++ = 10 – 30 μM.


przeprowadzonych przez Simmlera i in. [32] siła działania syntetycznych

katynonów na transportery monoamin jest następująca: (1) inhibicja DAT: MDPV,

pirowaleron >> nafyron, metylokatynon > butylon, mefedron, metylon, etylon,

flefedron > katynon, (2) inhibicja NAT: pirowaleron, MDPV > metylokatynon

> katynon, flefedron, nafyron, mefedron > metylon > butylon, etylon, (3) inhibicja

SERT: nafyron > etylon, mefedron, butylon >> pozostałe związki.

Ponadto katynon, mefedron, metylokatynon oraz flefedron uwalniają

dopaminę, a zastosowanie wysokich stężeń dwóch ostatnich związków powoduje

także uwalnianie serotoniny [3]. Warto zauważyć, że tak samo jak w przypadku

amfetaminy, obecność grupy metylowej w pozycji α łańcucha bocznego

fenyloetyloaminy zapobiega inaktywacji katynonu, katyny i norefedryny poprzez

oksydazę monoaminową (MAO) [18]. Co więcej, wykazano, że katynon hamuje

MAO silniej niż amfetamina i jest selektywniejszy wobec izoenzymu MAO-B,

którego zahamowanie prowadzi do spadku degradacji dopaminy i w konsekwencji

do synaptycznej kumulacji tej katecholaminy. Wpływ katynonów na uwalnianie

dopaminy może zostać osłabiony poprzez podawanie antagonistów receptora

dopaminy lub przez wcześniejsze podanie dopaminergicznej neurotoksyny 6-

OHDA, która usuwa dopaminę z jej zasobów [17]. Chroniczne podawanie

metkatynonu szczurom powoduje zmniejszenie zawartości dopaminy w mózgu,

podobne do obserwowanej po przewlekłym podaniu amfetaminy czy kokainy.

Mefedron, metylokatynon i flefedron, jako jedyne wykazują istotne wiązanie

z receptorem 5-HT2A. Związki te oraz katynon wiążą się również z receptorami α1-

adrenergicznymi [32]. Ponadto wszystkie katynony wykazują niższe

powinowactwo wiązania do receptora TA1 w porównaniu z pochodnymi

amfetaminy.

Podsumowując, pochodne katynonu podzielono na trzy grupy uwzględniając

ich siłę inhibicji transporterów: dopaminy, serotoniny oraz noradrenaliny, a także

zdolność do uwalniania neuroprzekaźników [3]:

1. katynony o działaniu podobnym do kokainy i MDMA: mefedron,

etylon, metylon, nafyron, butylon. Substancje te, tak jak kokaina, są

nieselektywnymi inhibitorami wychwytu monoamin o względnej sile

inhibicji dopaminy większej od jednego do pięciu razy w porównaniu

do transportera serotoniny. Ponadto, poza nafyronem, pochodne te

indukują uwalnianie serotoniny, co imituje działanie ekstazy;

2. katynony o działaniu zbliżonym do metamfetaminy: katynon,

metylokatynon i flefedron. Związki te działają jako inhibitory

wychwytu zwrotnego katecholamin (dopaminy oraz noradrenaliny).

Ponadto, stymulują uwalnianie dopaminy;


3. katynony pirowaleronowe, czyli pirowaleron i MDPV, działają jako

silne i selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego noradrenaliny oraz

dopaminy. Nie wykazują wpływu na proces uwalniania monoamin.

Oprócz wpływu na mózg, katynony działają również na obwodowy układ

nerwowy, szczególnie na układ sympatyczny (współczulny) wywołując zespół

sympatykomimetyczny objawiający się między innymi: wzrostem częstości akcji

serca, zwiększonym tętnem i ciśnieniem krwi, rozszerzeniem źrenic, suchością

w ustach, niewyraźnym widzeniem czy hipertermią [7, 18, 27]. Uważa się, że skutki

te wynikają ze zdolności katynonu i jego pochodnych (podobnie do amfetaminy) do

działania jako pośrednie środki sympatykomimetyczne oraz do ułatwiania

uwalniania katecholamin z współczulnych zakończeń nerwowych [7]. Freund-

Michel i współpracownicy [28] wykazali ponadto, że katynon moduluje

cholinergiczną kontrolę mięśni gładkich tchawicy poprzez jednoczesną aktywację

receptorów presynaptycznych α2-adrenergicznych i 5-HT7 oraz hamowanie

uwalniania acetylocholiny z nerwów przywspółczulnych unerwiających drogi

oddechowe. Taki mechanizm działania katynonu może być szczególnie korzystny

w chorobach dróg oddechowych wykazujących podwyższone napięcie

cholinergiczne, takich jak: astma związana z refluksem żołądkowo-przełykowym,

nocna astma lub przewlekła obturacyjna choroba płuc.

Niezależnie od tego, czy syntetyczne katynony działają jako blokery czy

substraty, wszystkie zwiększają pozakomórkowe stężenia monoamin w układzie

nagrody w mózgu. Aktywacja mezolimbicznego układu dopaminowego poprzez

podwyższenie pozakomórkowych stężeń dopaminy w jądrze półleżącym przegrody

wydaje się leżeć u podstaw efektów ruchowych i nagradzających związków

uzależniających. Chroniczne stosowanie katynonów przyczynia się do zaburzenia

równowagi w tym układzie, co objawia się anhedonią (utratą zdolności odczuwania

przyjemności) oraz zwiększoną impulsywnością w zachowaniu. Ogólnie,

syntetyczne katynony o wysokiej selektywności wobec DAT są silnymi

i skutecznymi środkami pobudzającymi o wysokim potencjale uzależniającym,

podczas gdy te o większym powinowactwie do SERT – słabszymi. Wynika to z

tłumienia przez serotoninę efektów nagradzających i wzmacniających środków

pobudzających. Rozwój uzależnienia od dopalaczy jest więc ściśle powiązany

z zaburzeniem uwalniania dopaminy w układzie mezolimbicznym. Pomimo

rosnącej wiedzy na temat neurofarmakologii syntetycznych katynonów, wiele pytań

wciąż pozostaje bez odpowiedzi. Niezbędne są dalsze badania w celu ustalenia

dokładnych efektów biologicznych wywoływanych przez związki stale pojawiające

się na rynku narkotyków rekreacyjnych [30-31].


4. OBJAWY DZIAŁANIA KATYNONU I JEGO POCHODNYCH

ORAZ NIEKORZYSTNE REAKCJE TOKSYCZNE U

CZŁOWIEKA

Żucie czuwaliczki jadalnej nie powoduje ostrych skutków toksycznych,

prawdopodobnie ze względu na dużą masę przeżuwanego materiału roślinnego, co

utrudnia uwalnianie wystarczającej ilości katynonu i innych substancji aktywnych.

Przeciwnie dzieje się w przypadku syntetycznych katynonów, które dostępne

w postaci proszku, mogą powodować obecność wysokich stężeń tych związków

w krwiobiegu [17].

Subiektywne efekty mogą różnić się między syntetycznymi katynonami, ale są

podobne do tych doświadczanych z czuwaliczką jadalną. Ogólne pożądane efekty

obejmują łagodną euforię, większą empatię, zmniejszone poczucie niepewności

i wrogości oraz zwiększone libido. Użytkownicy zgłaszają również niepożądane

efekty, takie jak pocenie się, nudności i wymioty, bóle i zawroty głowy, zmieszanie

i zaburzenia pamięci krótkotrwałej, drżenie mięśni, kołatanie serca i drżenie,

częstoskurcz i nadciśnienie tętnicze, a ostatecznie depresja z myślami

samobójczymi. Podobnie jak w przypadku khat, niekorzystne cechy kliniczne

związane ze stosowaniem syntetycznych katynonów często obejmują objawy

psychiatryczne, neurologiczne, sercowe i przewodu pokarmowego, a istniejące dane

zwykle odnoszą się do nadużywania MEPH. Halucynacje, paranoja, ataki paniki,

agresywność, bóle w klatce piersiowej i napady padaczkowe związane z zatruciem

„solami do kąpieli" to typowe działania niepożądane zgłaszane do Amerykańskiego

Stowarzyszenia Centrów Kontroli Zatruć. Hiponatremia i hipertermia to dwie znane

dolegliwości wśród użytkowników "ekstazy". Pierwsza z nich jest czasami

związana z zatruciem wywoływanym przez MEPH, co sugeruje mechanizm

działania podobny do MDMA, tj. zwiększenie wydzielania hormonu

antydiuretycznego, w którym pośredniczy serotonina, a tym samym zmniejszenie

stężenia sodu we krwi. Zgłoszono również przypadek wywołanej hiponatremii

przez metylon po kilku epizodach napadów drgawkowych. Hipertermia jest

toksykologicznym skutkiem związanym z konsumpcją różnych pochodnych

katynonu, w tym MEPH, metylonu, butylonu, metedronu, a zwłaszcza MDPV [18].

Oprócz wszystkich niepożądanych reakcji opisanych dotychczas, jeszcze kilka

innych efektów może być związanych z zatruciem syntetycznymi katynonami,

w tym ostra niewydolność wątroby, ostre uszkodzenie nerek i rabdomioliza, a także

objawy związane z zespołem serotoniny, takie jak nadciśnienie tętnicze,

hiperrefleksja i drgawki [18].


UWAGI KOŃCOWE

W ciągu ostatnich kilku lat syntetyczne katynony były najczęściej identyfikowaną

grupą dopalaczy. Wysiłki legislacyjne podejmowane w wielu krajach, w tym w Polsce,

mają tendencję do eliminowania ich z legalnych rynków narkotykowych poprzez

dodawanie do list zakazanych substancji. Jednak modyfikacja strukturalna szkieletu

katynonu jest praktycznie nieograniczona. Różnorodność strukturalna już

zsyntetyzowanych pochodnych katynonu sprzyja dalszym modyfikacjom, głównie

poprzez wprowadzenie nowych podstawników alkilowych, alkoksylowych lub

fluorowcowych do pierścienia aromatycznego i poprzez „zabawę” z długością łańcucha

alkilowego przy atomie węgla α. Z doniesień o ofiarach śmiertelnych spowodowanych

syntetycznymi katynonami wynika, że młodzi ludzie są najbardziej narażoną grupą

ludności, ponieważ są skłonni eksperymentować z dopalaczami. Na razie identyfikacja

i charakterystyka fizykochemiczna nowych syntetycznych katynonów, stale

pojawiających się na rynku narkotyków projektowanych, stanowią poważne wyzwanie

dla chemików analityków. Uzupełnienie istniejących baz danych nowymi odkryciami

może znacznie ułatwić wysiłki toksykologów [1,3].


[1] M. Majchrzak, R. Celiński, P. Kuś, T. Kowalska, M. Sajewicz, Forensic. Toxicol., 2018, 36, 33.

[2] P. Adamowicz, Analiza toksykologiczna nowych substancji psychoaktywnych (NSP) i ocena ich

toksycznego działania na organizm ludzki, Rozprawa habilitacyjna, Instytut Ekspertyz

Sądowych, Uniwersytet Jagielloński, Kraków, 2016.

[3] J.B. Zawilska, K. Słomiak, M. Wasiak, P. Woźniak, M. Massalski, E. Krupa, J.Ł. Wojcieszak,

Prz. Lek., 2013, 70, 386.

[4] M. Motyka, J.T. Marcinkowski, Probl. Hig. Epidemiol., 2016, 97, 220.

[5] A. Alem, D. Kebede, G. Kullgren, Acta Psychiatr. Scand., 1999, 100, 84.

[6] A. Zeleke, W. Awoke, E. Gebeyehu, F. Ambaw, Open J. Epidemiol., 2013, 3, 160.

[7] A. Al-Motarreb, K. Baker, K.J. Broadley, Phytother. Res., 2002, 16, 403.

[8] I. Dhaifalah, J. Ńantavý, Biomed. Papers, 2004, 148, 11.

[9] P. Kandela, The Lancet, 2000, 355, 1437.

[10] B.D. Berrang, A.H. Lewin, F.I. Carroll, J. Org. Chem., 1982, 47, 2643.

[11] Szukalski, D. Błachut, Probl. Kryminalist., 2011, 274, 5.

[12] https://www.chemeo.com/cid/17-150-6/Cathinone [dostęp: 2019-03-27].

[13] National Center for Biotechnology Information. PubChem Database. Cathinone, CID=62258,

https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/62258 [dostęp: 2019-03-27].

[14] J.M. Hagel, R. Krizevski, K. Kilpatrick, Y. Sitrit, F. Marsolais, E. Lewinsohn, P.J. Facchini,

Gen. Mol. Biology, 2011, 34, 640.

[15] K.B. Hugins, Cathinone: history, synthesis, and human applications, Nevada State College.

Dostępny w Internecie: https://www.slideshare.net/KevinHugins/cathinone-history-synthesis-

and-human-applications [dostęp: 2019-03-25].

[16] Ustawa z dnia 29 lipca 2005 r. o przeciwdziałaniu narkomanii, Dz.U. z 2005 r. Nr 179, poz.

1485. ze zmianami.

[17] J. P. Kelly, Drug Test. Analysis, 2011, 3, 439.


[18] M.J. Valente, P. Guedes de Pinho, F. Carvalho, M. Carvalho, M. De Lourdes Bastos, Arch.

Toxicol., 2014, 88, 15.

[19] J.P. Smith, J.P. Metters, C. Irving, O.B. Sutcliffe, C.E. Banks, Analyst, 2014, 139, 389.

[20] L. Iversen, Advisory Council on the Misuse of Drugs. Consideration of the cathinones. 2010.

Dostępny w Internecie: https://namsdl.org/wp-content/uploads/Consideration-of-the-

Cathinones.pdf [dostęp: 2019-03-28].

[21] A.M. Kelly, J.P. Kelly, Prog. Neuro-Psychopharmacol. Biol. Psychiatry, 2008, 32, 1147.

[22] R.C. Dart, Medical toxicology, Lippincott, Williams & Wilkins, Philadelphia, 2004.

[23] European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA); Drug Profiles: Khat

(August 2011): http://www.emcdda.europa.eu/drug-profiles [dostęp: 2019-03-11].

[24] H. Hauner, L. Hastreiter, D. Werdier, A. Chen-Stute, J. Scholze, M. Blüher, Obes. Facts, 2017,

10, 407.

[25] C.R. Lake, S. Gallant, E. Masson, P. Miller, Am. J. Med., 1990, 89, 195.

[26] E. Bernstein, B.M. Diskant, Ann. Emerg. Med., 1992, 11, 311.

[27] P. Kallix, Pharmacol. Toxicol., 1992, 70, 77.

[28] V.C. Freund-Michel, M.A. Birrell, H.J. Patel, I.M. Murray-Lyon, M.G. Belvisi, Eur. Respir. J.,

2008, 32, 579.

[29] M.H. Baumann, J.S. Partilla, K.R. Lehner, Eur. J. Pharmacol., 2013, 698, 1.

[30] M.H. Baumann, H.M. Walters, M. Niello, H.H. Sitte, Handb. Exp. Pharmacol., 2018, 252, 113

[31] K. Gołembiowska, Wszechświat, 2013, 114, 18.

[32] L.D. Simmler, T.A. Buser, M. Donzelli, Y. Schramm, L.H. Dieu, J. Huwyler, S. Chaboz, M.C.

Hoener, M.E. Liechti, Br. J. Pharmacol., 2013, 168, 458.

Praca wpłynęła do Redakcji 11 kwietnia 2019 r.

2019, 73, 7-8

WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURA WODY

NA GRANICACH MIĘDZYFAZOWYCH

PROPERTIES AND STRUCTURE

OF WATER AT INTERFACES

Maria Paluch

Zakład Chemii Fizycznej i Elektrochemii

Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński

ul. Gronostajowa 2, 30-387 Kraków e-mail: [email protected]

Abstract

Wprowadzenie

1. Struktura wody ciekłej

2. Granica faz woda/powietrze

3. Granica faz woda/ciecz

4. Granica faz woda/ciało stałe

Uwagi końcowe


492 M. PALUCH

Prof. dr hab. Maria Paluch, em. profesor zwyczajny na Wydziale Chemii

w Uniwersytecie Jagiellońskim.

https://orcid.org/0000-0002-1965-8545

WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURA WODY NA GRANICACH MIĘDZYFAZOWYCH 493

ABSTRACT

The purpose of this paper is to show development of investigations concerning

the properties of water at the water/air, water/insoluble liquid and water/solid

interfaces. The special attention was drawn on structure and forces

acting at those interfaces. Keywords: water/air interface, water/liquid interface, water/solid interface

Słowa kluczowe: granica faz woda/powietrze, granica faz woda/ciecz, granica faz

woda/ciało stałe

494 M. PALUCH

WPROWADZENIE

W przyrodzie żywej i martwej występuje wiele najrozmaitszych granic

międzyfazowych. Wśród nich pokaźne miejsce zajmują granice faz wody z powietrzem

oraz wody z ciałami stałymi. Dzieje się tak dlatego, bo woda jest wszędzie wokół nas

oraz w nas. Pokrywa 70% powierzchni ziemi, a w organizmie ludzkim stanowi około

60% jego masy. Rodzi się więc pytanie jakie właściwości i strukturę ma woda

znajdująca się w bezpośrednim kontakcie z daną fazą. Czy jej struktura jest taka sama

jak wnętrze fazy wodnej, a jeżeli jest inna, to jaką grubość ma warstwa wody

w sąsiedztwie danej fazy oraz jaki wpływ mają właściwości danej fazy na strukturę

i właściwości sąsiadującej z nią wody. Zagadnienia te były i są przedmiotem

zainteresowania wielu uczonych [1-7].

1. STRUKTURA WODY CIEKŁEJ

Cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu.

Zawiera więc dwa wiązania O-H. Długości tych wiązań wynoszą 0,9572 Ӑ, a kąt

wiązania jest równy 104,5o. Elektrony walencyjne ulokowane są nie tylko na

wiązaniach chemicznych. ale tworzą też dwie wolne pary elektronowe na atomie

tlenu. Asymetryczny rozkład ładunku w cząsteczce wody powoduje, że jest ona

dipolem o trwałym momencie dipolowym równym 6,3 x 10-30

Cm [8]. Ciekła woda

w porównaniu z innymi cieczami ma wyjątkowe właściwości. Właściwości te są

związane z jej strukturą. Cząsteczki wody mogą tworzyć pomiędzy sobą wiązania

wodorowe. Występowanie tych wiązań powoduje szczególne termodynamiczne

właściwości ciekłej wody. Dla ich wyjaśnienia podawane są różne modele struktury

wody. Najogólnej można je podzielić na dwie grupy: modele ciągłe [9-16]

i modele mieszane , dwustrukturowe [17-21]. W modelach ciągłych rozpatruje się

przekształcenie struktury na drodze zmian geometrii wiązań bez ich rozrywania.

W modelach mieszanych wysuwa się przypuszczenie o rozrywaniu wiązań

wodorowych przy przemianach struktury pod wpływem zewnętrznych

oddziaływań.W tej grupie modeli termodynamiczne anomalie wody tłumaczy się

przesunięciem równowagi pomiędzy pojedynczymi cząsteczkami i klasterami [17,

19-21] bądź lodopodobnymi szkieletami. . Nowsze dane świadczą na korzyść

modeli ciągłych. Woda wykazuje swoje właściwości tylko wówczas, jeśli zajmuje

taką objętość, że może stworzyć odpowiednie struktury. W przypadku nie

stworzenia takich struktur jej właściwości są inne. Jest to szczególnie ważne

przypadku wody występującej w cienkich filmach, a z takimi zjawiskami

spotykamy się w procesach pienienia, emulsyfikacji, zwilżania itp. oraz w układach

biologicznych. Zakłada się, że jest ona w stanie różniącym się od normalnej wody

[22]. Tak więc nie tylko oddziaływania powierzchni na których lub pomiędzy


którymi są warstewki wody, ale również grubość warstewek wody ma istotne

znaczenie dla jej właściwości.

Struktura wody jest określana zarówno w oparciu o badania eksperymentalne

jak i obliczenia teoretyczne. Do wykorzystywanych metod eksperymentalnych

badania struktury wody zaliczyć należy spektroskopię w podczerwieni i Ramana

a także rozpraszanie promieni X i neutronów. W badaniach teoretycznych

wykorzystywane jest modelowanie komputerowe, są to głównie metody Monte

Carlo (MC) oraz dynamiki molekularnej (MD). Bardziej szczegółowy opis

struktury wody oraz jej właściwości można znaleźć w pracach [23-24].

2. GRANICA FAZ WODA/POWIETRZE

Na granicy faz woda/powietrze badania doświadczalne i teoretyczne wskazują,

że struktura wody i jej właściwości w warstwie o grubości rzędu 3-7 Ӑ, co

odpowiada jednej do dwu monowarstwom, są różne od struktury i właściwości

w jej wnętrzu [25-26]. Szczegółowy opis właściwości tej granicy faz przedstawiony

jest w pracy [27].

Wiele kontrowersji budzi pytanie jaka jest struktura granicy faz

woda/powietrze, czy ma ona właściwości kwasowe, czy zasadowe, jak jest

naładowana dodatnio czy ujemnie, jakiego znaku i jaką wartość ma skok potencjału

powierzchniowego. Odpowiedz na większość z powyższych pytań zależy od tego

jaką przyjmie się orientację cząsteczek wody na powierzchni swobodnej, czy

przeważają na niej jony hydroniowe, czy hydroksylowe. Już blisko sto lat temu

zakładano, że dipole wody zawarte w parze wodnej unoszące się nad powierzchnią

wody mają znacznie wyższą energię swobodną niż cząsteczki wody zasocjowane

w fazie ciekłej [28-30]. W procesie parowania i kondensacji przy przejściu przez

granicę faz, cząsteczki wody orientują się względem fazy ciekłej biegunem

dodatnim dipola przy którym natężenie wytwarzanego pola elektrycznego jest

większe [30], tzn. układają się atomami wodoru w kierunku ośrodka o większej

przenikalności elektrycznej tj. wnętrza fazy ciekłej, co daje wyraźny skok

potencjału elektrycznego, dodatni od strony fazy ciekłej, a ujemny od strony fazy

gazowej. O takim kierunku znaku (+/-) oraz wartości potencjału powierzchni

swobodnej wody wnioskowano z pomiarów współczynnika temperaturowego tego

potencjału [32], z pomiarów elektrochemicznych [33-36], z wartości potencjału zeta

pęcherzyków powietrza w dejonizowanej wodzie [37], z wyznaczonych

doświadczalnie rzeczywistych i obliczonych na podstawie pewnych założeń

chemicznych energii hydratacji [38-41]. Beattie [42-44] uważa, że ujemnie

naładowana granica faz woda | powietrze przy obojętnym pH wody jest

następstwem występowania w warstwie powierzchniowej jonów hydroksylowych.

Przeciwnego zdania jest Vacha i współpracownicy [45], którzy sądzą, że swobodna

496 M. PALUCH

powierzchnia wody ma właściwości kwasowe związane z obecnością jonów

hydroniowych (H3O+, H5O

2+) i jest naładowana dodatnio.

Znak i wartość potencjału powierzchniowego wody próbowano również

określić na drodze teoretycznej. Badania te mają długą historię. Wymienić tu należy

prace Weyela [46], Stillingera i Ben-Naima [47], Flechtera [48] Croxtona [49],

Matsumoto i Kataoka [50] , Wilsona, Pohorville i Pratta [51], oraz Barracloungh,

McTique i Leonga [52]. Kathmana i Kuo [53]. Autorzy ci w swoich obliczeniach

stosowali metody dynamiki molekularnej. Szczególnie w ostatnich kilkunastu

latach obserwuje się znaczny rozwój technik obliczeniowych i stosowanie ich do

wyjaśnienia właściwości granicy faz woda/para wodna. W oparciu o techniki

symulacji molekularnej przyjęto, że potencjał powierzchniowy granicy faz

woda/powietrze nie równa się zero. Jego wartość zależy od przyjętego

w obliczeniach modelu wody. Opis różnych teoretycznych modeli wody

używanych w symulacjach molekularnych znaleźć można w pracach [54, 55]. Dla

modeli wody takich jak SPC/E, SPC, CC, RWL, TIPS2, TIP4P, ST2, TIPSP,

wartość potencjału powierzchniowego jest ujemna i zawarta w granicach od – 18

mV do - 890 mV [56-60]. Wyjątek stanowi wartość podana Leunga [61]

wynosząca +3,63 V. Różne wartości potencjału powierzchniowego wody określone

przez różnych badaczy wynikają z braku zgodności co do przyjmowanej orientacji

cząsteczek wody na powierzchni swobodnej. Należy stwierdzić, że przeważa

pogląd, że granica faz woda/powietrze od strony powietrza jest naładowana

ujemnie.

Swobodna powierzchnia wody posiada różną od swojego wnętrza gęstość,

lepkość, przewodność elektryczną oraz przenikalność elektryczną.

Według Rusanowa [62, 63] gęstość powierzchniowa monowarstwy wody jest

mniejsza od gęstości objętościowej o 15 – 7 %, co jest spowodowane inną strukturą

warstwy powierzchniowej wody w stosunku do jej wnętrza.

Podobnie lepkość warstwy powierzchniowej wody jest różna od jej wnętrza.

Lepkość powierzchniowa w układzie CGS wyrażana jest w jednostkach zwanych

puazami powierzchniowymi (sp). 1 sp = 1 g/s. W temperaturze 200 C dla warstwy

powierzchniowej wody o grubości 10-ciu monowarstw lepkość powierzchniowa

wynosi 0,3x10-8

sp [27].

Prócz lepkości powierzchniowej granica faz woda/powietrze, wykazuje

również różną od wnętrza przewodność elektryczną [64] . Biorąc np. pod uwagę

przewodność czystej wody podaną przez Kohlrauscha (4,4 x 10-8

om-1

cm-1

)

i warstwę wody o grubości 10-ciu monowarstw (ok. 31Ӑ) przewodność takiej

warstwy wody jest rzędu 10-14

om-1

.

Wartość przenikalności elektrycznej powierzchni swobodnej wody

w stosunku do jej wnętrza (ϵ = 79) jest inna. Wynika to między innymi z tego, że

cząsteczki wody w warstwie powierzchniowej i we wnętrzu fazy mają możliwość


różnej orientacji. W literaturze nie ma podanych jednoznacznych wartości

przenikalności elektrycznej granicy faz woda/powietrze [64-68]. Brak takich

danych powoduje, że przyjmuje się często wartość przenikalności warstwy

powierzchniowej wody za równą wartości przenikalności powietrza (ϵ = 1).

Teschke i de Souza [67-69] wykorzystali spektroskopię sił atomowych (AFM)

w celu zbadania zależności wartości przenikalności elektrycznej od grubości

warstwy powierzchniowej wody. Stwierdzili, że dla warstwy powierzchniowej

o grubości mniejszej niż 5 nm, przenikalność elektryczna obniża się monotonicznie

od 80 do 2. Ogólnie należy stwierdzić, że przenikalność elektryczna wody w

warstwie powierzchniowej o grubości nie mniejszej niż ok. 1 nm zmienia się od

wartości jaką ma we wnętrzu fazy do tej jaka jest charakterystyczna dla

przenikalności powietrza.

3. GRANICA FAZ WODA/CIECZ

Granica faz pomiędzy wodą i nierozpuszczalną w wodzie cieczą budziła

i budzi zainteresowanie już od długiego czasu. Wynika to stąd, że odgrywa ona

kluczową rolę w wielu chemicznych i fizycznych procesach w których zachodzi

transport przez granicę faz takich np. jak ekstrakcja , chromatografia cieczowa,

kataliza heterogeniczna. Zachodzi pytanie jaką grubość ma granica międzyfazowa,

jaka jest orientacja cząsteczek wody i cząsteczek cieczy stykającej się z wodą, jak

z charakteryzować gładkość (nierówność) tej powierzchni. Do tego celu

w ostatnim dwudziestoleciu wykorzystywane były różne techniki eksperymentalne

takie jak metody nieliniowej spektroskopii SFG (sum frequency generation), SHG

(second harmonic generation) oraz odbicia promieni X i neutronów [70-86].

Badania eksperymentalne były uzupełniane przez metody komputerowej symulacji,

które miały na celu dostarczenie pełnego wglądu w skali molekularnej do badanego

systemu [82, 84, 87-107].

Najczęściej badanymi granicami faz wody z inną cieczą były granice pomiędzy

wodą i alkanami (heksan, heptan, oktan), wodą i CCl4, wodą

i chloroformem, wodą i 1,2-dichloroetanem, wodą i alkoholami, wodą i kwasami

karboksylowymi, wodą i nitrobenzenem a więc cieczami o różnej polarności, od

cieczy niepolarnych do polarnych, o różnej przenikalności dielektrycznej

i momencie dipolowym.

Na granicy styku tych dwóch cieczy badano międzyfazową orientację

cząsteczek wody [84, 87, 89, 90, 97, 101-103, 105-107], ich oddziaływania [101],

skład i grubość warstwy międzyfazowej [87, 104, 105-107] oraz transport różnych

środków przenikających [78-80, 88, 92, 95, 96] przez powierzchnię międzyfazową,

jak również adsorpcję w tym międzyfazowym obszarze [81, 91, 93, 98, 99].

498 M. PALUCH

Stwierdzono, że na granicach faz woda/alkohole i woda/kwasy karboksylowe

gęstość była mniejsza niż we wnętrzu poszczególnych faz i była tym mniejsza im

hydrofobowa grupa kwasu lub alkoholu była większa [71].

Dwie stykające się ciecze nie są gładko przystające do siebie, lecz kształty

dwu powierzchni cieczy są niezależne od siebie. Dwie powierzchnie cieczy

w niektórych miejscach mogą ściśle przylegać do siebie, a w innych tworzyć wolne

przestrzenie. Może powodować to penetrację powierzchniowych cząsteczek wody

do tych przestrzeni, co prowadzi do poszerzenia powierzchniowej warstwy

molekularnej i zwiększenia jej gładkości. Zwiększenie polarności niewodnej fazy

powoduje wzrost grubości warstwy molekularnej powierzchni wody, ponieważ

cząsteczki wody mogą łatwiej przenikać do tej fazy i równocześnie obniżać średnią

separację warstw powierzchniowych, ze względu na silniejsze oddziaływanie

z bardziej polanymi sąsiadami. Wiązać się to będzie z szerokością granicy faz.

Wzrost polarności fazy niewodnej prowadzi do spadku grubości warstewki

międzyfazowej dwu graniczących cieczy. W przypadku np. granicy faz woda/

2-heptanon, cząsteczki wody tworzą wiązanie wodorowe z ketonowymi

cząsteczkami heptanonu. Dipole wody mogą być skierowane i do fazy wodnej od

strony wnętrza wody i do fazy organicznej od strony cieczy organicznej. Orientacja

taka może tworzyć dwie lub trzy warstwy molekularne [92]. Grubość warstwy

międzyfazowej i jej budowa zależy od cieczy organicznej. Podawane w literaturze

wartości zawarte są w granicach 3 – 6 Ӑ Szczegółowe dane dla różnych granic

międzyfazowych przedstawione są w pracach [72, 89, 105-108].

Obecność granicy faz wpływa na orientację i uporządkowanie cząsteczek wody

w warstwie powierzchniowej. W literaturze prezentowane są różne poglądy

dotyczące orientacji cząsteczek wody na granicy faz woda/ciecz nierozpuszczalna

w wodzie. Niektórzy badacze przyjmują horyzontalną [109-111], a inni wertykalna

orientację cząsteczek wody [112]. I tak np. Benjamin [87] przyjmuje, że na granicy

faz woda/ 1,2 – dichloroetan dwa atomy wodoru cząsteczki wody są skierowane

prostopadle do granicy faz w pierwszej warstwie wody przylegającej do fazy

organicznej. Podobne rezultaty były otrzymywane przez Changa i Danga [113] dla

granicy faz woda/CCl4.

Na granicy faz woda/ciecz niemieszająca się z wodą występuje napięcie

międzyfazowe. Napięcie to w odniesieniu do wody jest niższe niż na granicy

woda/powietrze. I tak np. na granicy woda/powietrze napięcie powierzchniowe ma

wartość 72,8 mN/m , a dla granicy woda/n-dodekan napięcie międzyfazowe wynosi

53,7 mN/m [114].

Na granicy tej występuje również elektryczny potencjał powierzchniowy [65].

Dla wody zależy on od polarności i charakteru chemicznego stykającej się

z wodą nierozpuszczalnej fazy ciekłej. Cząsteczki wody w zależności od stykającej

z nią fazy ciekłej mogą przyjmować różną orientację, mogą oddziaływać z fazą


ciekłą, tworzyć wiązania wodorowe. Będzie to wpływało na wartość ich momentów

dipolowych i tym samym na wartość elektrycznego potencjału powierzchniowego

[65, 70, 113-116].

4. GRANICA FAZ WODA/CIAŁO STAŁE

Woda będąca w bezpośrednim kontakcie z ciałami stałymi występuje

powszechnie w przyrodzie. Ze względu na różne właściwości fizykochemiczne ciał

stałych, granice międzyfazowe woda/ciała stałe wykazują różne właściwości

i należy je rozpatrywać oddzielnie dla poszczególnych przypadków.

Jeżeli stykające się z wodą powierzchnie ciał stałych podzielimy na

hydrofobowe i hydrofilowe to zarówno badania eksperymentalne właściwości tych

granic międzyfazowych (dyfrakcja neutronów i promieni X, spektroskopia SFG)

jak i symulacje komputerowe wykazują, że warstewka wody przy hydrofobowej

powierzchni ciała stałego jest mniej stabilna niż wnętrze fazy ciekłej [117] i posiada

mniejszą gęstość [118-121]. W niektórych pracach [122] ta mniejsza gęstość wody

przy hydrofobowych powierzchniach ciał stałych jest tłumaczona w ten sposób, że

woda na granicy faz ma strukturę lodu, który jak wiadomo ma mniejszą gęstość niż

ciekła woda. Natomiast przy hydrofilowych powierzchniach ciał stałych woda ma

średnią gęstość porównywalną z gęstością wnętrza [119, 123]. Przyjmuje się, że

przy hydrofobowych powierzchniach cząsteczki wody są zorientowane równolegle

do powierzchni. Przy hydrofilowych powierzchniach styku cząsteczki wody

skierowane są atomami wodoru do powierzchni. Uporządkowanie cząsteczek wody

przy powierzchniach hydrofobowych ciał stałych jest tego rodzaju, że ułatwia ono

ruchy dyfuzyjne tych cząsteczek, natomiast silne hydrofilowe oddziaływanie

ograniczają je. Występowanie wiązań wodorowych w wodzie znajdującej się przy

hydrofilowych powierzchniach jest podobne do tego jak we wnętrzu wody,

natomiast przy hydrofobowych powierzchniach jest większe.

Podsumowując woda w warstewce międzyfazowej charakteryzuje się więc

licznymi właściwościami różnymi od jej fazy objętościowej takimi jak gęstość,

lepkość, przenikalność dielektryczna [124-127]. Właściwości te są determinowane

właściwościami fizykochemicznymi powierzchni ciała stałego [128-152]. I tak np.

gęstość i lepkość wody mogą być mniejsze lub większe od tych w fazie

objętościowej. W przypadku przenikalności dielektrycznej, ogólnie, zmniejszenie

swobody orientowania się cząsteczek lub zmniejszenie gęstości powoduje

zmniejszenie stałej dielektrycznej. Znaczny wpływ na wyżej wymienione wielkości

może mieć nierówność powierzchni ciała stałego.

Na wielu powierzchniach międzyfazowych woda/ciało stałe może powstawać

elektryczna warstwa podwójna. Struktura elektrycznej warstwy podwójnej i rola

jaką w niej odgrywa woda jest przedmiotem licznych prac, monografii

500 M. PALUCH

i podręczników akademickich, dlatego opis jej w tym artykule został pominięty.

UWAGI KOŃCOWE

W ciągu ostatnich dziesięcioleci prezentowane są badania właściwości wody

będącej w kontakcie z powietrzem, z cieczą nierozpuszczalną w wodzie i z ciałami

stałymi. Ale nie tylko te badania są interesujące, interesująca jest charakterystyka

granic międzyfazowych oddzielających wodne roztwory od makromolekuł, micel,

membran, liposomów. Struktury te mogą do otoczenia kierować naładowane lub

polarne grupy chemiczne i wpływać na właściwości otoczenia, co ma istotne znaczenie

dla wielu procesów tak w przyrodzie martwej jak i żywej. Jak z tego wynika, zarówno

badania swobodnej powierzchni wody jak i granic międzyfazowych układów w których

woda jest jedną z faz są ciągle aktualne. Na wiele stawianych w tej dziedzinie pytań

niema jednoznacznych odpowiedzi. W tym krótkim przeglądzie literaturowym

zasygnalizowany został w wielkim skrócie dotychczasowy stan wiedzy dotyczący

fizykochemicznych właściwości wody na granicy faz woda/powietrze, woda/ciecze

niemieszające się z wodą i woda/ciała stałe.


[1] J.C. Henniker, Rev. Mod. Phys., 1949, 21, 322.

[2] B.V. Derjaguin, Discus. Faraday Soc., 1966, 42, 1966.

[3] W. Drost-Hansen, Ind. Engin. Chem., 1969, 61(11), 10.

[4] M.D. Feyer, N.E. Levinger, Annu. Rev. Anal. Chem. 2010, 3, 89.

[5] V.M. Gunko, V.V. Turov, V.M. Bogatyrev, V.Z. Zarko, Adv. Colloid Interface Sci., 2005,118,

125.

[6] A.P. Willard, S.K. Reed, P.A. Madden, D. Chandler, Faraday Discuss., 2009, 141, 423.

[7] S. Dewan, V. Carnevale, A. Bankura, A. Eftekhari-Bafloel, G. Florin, M.l. Klein, E. Borguet,

Langmuir, 2014, 30, 8056.

[8] T.R. Dyke, J.S. Muteler, J. Chem. Phys., 1973, 59, 3125.

[9] J.D. Bernal, R.M. Fowler, J. Chem.Phys., 1933, 1, 515

[10] F.A. People, Proc. R. Soc., 1951, A205, 169.

[11] G.N. Zacepina, Zh. Fiz. Khim., 1973,47, 2005.

[12] J.R. O”Neil, L.N. Adanu, J. Phys. Chem., 1969, 73, 1553.

[13] M.C.R. Symous, Nature, 1972,239, 257.

[14] Y.A. Barker, R.O. Watts, Chem. Phys. Lett., 1969, 3, 144.

[15] A. Rachman, F.H. Stillinger, J. Chem. Phys., 1971, 55, 3336.

[16] F.H. Stillinger, A. Rachman, J. Chem. Phys., 1972, 57, 1281.

[17] E. Eucken, Z. Electrochem., 1948, 52, 255.

[18] M.S. Frank, A.S. Quist, J. Chem. Phys., 1961, 34, 603.

[19] G. Nemethy, M.A. Sheraga, J. Chem. Phys., 1962, 36, 3382.

[20] R.P. Marchi, M.Eyring, J. Phys. Chem., 1964,68, 221.

[21] B.R. Lentz, A.T. Hagler, M.A. Scheraga, J. Phys. Chem., 1974, 78, 1531.

[22] G.N. Ling, N.Y. Acad. Sci., 1965, 125, 401.


[23] E. Dutkiewicz, A. Jakubowska, Wiad. Chem., 1998, 52, 11.

[24] J. Sadlej, Przegląd Medyczny Uniw. Rzeszow. i Narodowego Instytutu Leków w Warszawie,

2011, 2, 254.

[25] A. Morita, J.T. Hynes, J. Chem. Phys., 2000, 258, 371.

[26] R.M. Towsend, G. Jan, A.R. Stuard, J. Chem. Phys., 1985, 82, 4391.

[27] M. Paluch, Wiad. Chem., 2015, [Z] 69, 7-8, 541.

[28] B. Kamieński, Bull. Inter. Acad. Polon. Sci, Crocowie, Cl.III. Ser,A.,1937,430.

[29] A. Frumkin, Z. Phys.Chem.,1924, 109, 34.

[30] B. Kamienski, Wiad. Chen., 1960, 14, 619.

[31] B. Kamieński, Rocz. Chem., 1937, 17, 397.

[32] J.E.B. Randles, D.Y. Schiffrin, J. Electroanal. Chem., 1965., 10, 480.

[33] R. Gomer, G.Tryson., J. Chem. Phys., 1977, 66,4413.

[34] J.R. Farrel, P. McTique, J. Electroanal. Chem., 1984,163,129.

[35] S. Trasatti, Electrochim. Acta, 1987, 32, 843.

[36] S. Trasatti, J. Chem. Soc. Faraday, 1974, 170, 1752.

[37] A. Graciaa, G. Morel, P. Saulner, L.Lachaise, R.S. Schechter, J. Coll. Inter. 1995, 172, 131.

[38] K.P. Miscenko, E.J. Kwiat, Z. Fiz. Khim., 1954, 28, 1451.

[39] N.S. Hus, Aust. J. Sci. Rec., 1948, 1, 480.

[40] H. Strehlow, Z. Electrochem,. 1952, 56, 119.

[41] G. Passoth, Z. Phys. Chem., 1954, 204, 275.

[42] J.K. Beattie, Colloid Stability, The Role of Surface Forces – Part II, T. Tadros (Red) , Wiley-

Vch, Vol. 2, 2007, str.153.

[43] J.K. Beattie, A.M. Djerdiev, G.G. Warr, Faraday Discus,. 2009, 141, 31.

[44] J.K. Beattie, Phys. Chem. Chem. Phys., 2008, 10, 330.

[45] R. Vacha V. Buch, A.Milet, J.P. Deflin, P. Jungwirth, Phys. Chem. Chem. Phys., 2007, 9, 4736.

[46] W.A. Weyel, J. Coll. Sci., 1951, 6, 389.

[47] F.H. Stillinger, A. Ben-Naim, J. Phys. Chem., 1967,47, 4431.

[48] N.H. Flechter, Philos. Mag., 1968,18, 1287.

[49] C.A.Croxton, Physica A, 1981, 106, 239.

[50] M. Matsumoto, Y. Kataoka, J. Phys. Chem., 1988, 88, 3233.

[51] M.A. Wilson, A. Pohorville, L.R. Pratt, J. Chem. Phys., 1988, 88, 3281, ibid.1989, 90, 5211.

[52] C.G. Barraclough, P.G. McTique, Y. Leung Ng, J. Electroanal. Chem., 1992, 329, 9.

[53] S.M. Kathman, J-F. W. Kuo, Ch.J. Mundy, G.K. Smenter, J. Phys. Chem. B, 2011, 115, 4369.

[54] B. Guilot, J. Mol. Liq. 2002, 101, 219.

[55] A. Wailqvist, Rev. Comput. Chem., 1999, 13, 183.

[56] P. Jungwirth, D.J. Tobias, Chem. Rev., 2006, 106, 1259.

[57] V.P. Sokhan, D.J. Tildesly, Molec. Phys., 1997,92, 625.

[58] S.M. Kathman, J-E. W. Kuo, C.J. Mundy, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 16556.

[59] Y. Fan, X. Cen, L. Yang, P.S. Cremer, Y.Q. Gao, J. Phys. Chem. B, 2009,113. 11672.

[60] W. Gan, D. Wu, Z. Zhang, H. Wang, Chim. J. Chem. Phys., 2006, 19, 1360.

[61] K. Leung, J. Phys. Chem. Lett., 2010, 1, 496.

[62] A.J. Rusanow, N.N. Kochurowa, W.N. Chabarow, Dok.Akad.Nauk. SSSR, 1972, 202, 380.

[63] W.N. Chabarow, A.J. Rusanow, N.N. Kochurowa, Kolloid Zh. 1978, 38, 120.

[64] J.T. Davies, E.K. Rideal , Interfacial Phenomena , Acad. Press., New York and London, 1963.

[65] Z. Koczorowski, [w:] Volta and Surface Potential at Liquid/Liquid Interface, Theory and

Methods, A.G. Volkov, D.W. Deamer [Red], CRS Press. Inc. 1966.

[66] R. Parsons [w:] Modern Aspects of Electrochemistry, J. O”M Bocris, B.M.Conway [Red], Ch.

3, Vol. 1, Butterworts, London 1954.

[67] O. Teschke, E.F. de Souza, Langmuir 2003, 19, 5357.

502 M. PALUCH

[68] O. Teschke, G. Ceozto , E.F. de Souza, Phys. Rev. E, 2003, 68, 3140.

[69] O. Teschke, E.F. de Souza, Phys.Chem. Chem. Phys., 2005, 7, 3856.

[70] M.J. Crawford, J.G. Frey, T.J. VanderNot, Y.J. Zhao, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1996, 92,

1369.

[71] I. Tsuyamoto, N. Noguchi, T. Kitamori, T. Sawada, J. Phys. Chem.,1998, 102, 2684.

[72] D.E. Gragson, G.L. Richmond, J. Phys. Chem., 1998, 102, 3847.

[73] S. Ikeda, K. Katayama, T. Tamaka, T. Sawada, I. Tsuyumoto, A. Harata, J. Chem. Phys., 1999,

111, 1942.

[74] D.M. Mitrinović, Z. Zhang, S.M.Williams, Z. Huang, M.L. Schlossman, J. Phys. Chem. B,

1999, 103, 1779.

[75] C. Shi, F.C. Anson, J. Phys. Chem., 1999, 103, 6283.

[76] S. Furutaka, S. Ikawa, J. Chem. Phys., 2000, 113, 1942.

[77] D.M. Mitrinivić, A.M. Tikhonov, M. Li, Z. Huang, M.L. Schlossman, Phys. Rev. Lett,. 2000,85,

582.

[78] A.L. Barker, P.R. Unwin, J. Phys. Chem. B, 2000.104, 2330.

[79] I. Zhang, P.R. Unwin, J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 2341.

[80] B. Quinn, K.J. Konturi, J. Electroanal. Chem., 2000 483, 124.

[81] M.A. Jones, P.W. Bohn, J. Phys. Chem. B, 2001,105, 2197.

[82] M.G. Brown, A.S. Walker, E.A. Raymond, G.L. Richmond, J. Phys. Chem. B, 2003,107, 237.

[83] G. Luo, S. Malkova, S.V. Pingali, D.G. Schultz, B. Lin, M. Meron, Benjamin, P. Vanysek, M.L.

Schlossman, J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 4527.

[84] D.S.Walker, F.G. Moore, G.L. Richmond, J. Phys. Chem. B, 2007, 111,6103

[85] B. Su, R.P. Nia, F.Li , M. Hojeij, M.Prudent, C. Cormin Boeuf, Z. Samec, H.H. Girault, Angew.

Chem. Int. Ed., 2008, 47, 4675.

[86] R.P. Nia, B.Su, F,Li, C.P. Gros, J.M. Barbe, Z.Samec, H.H Girault, Chem. Eur. J., 2008, 15,

2335.

[87] I.J. Benjamin, Chem.Rev., 1996, 96, 1449.

[88] D. Michael. I. Benjamin, J. Electroanal. Chem., J. Phys. Chem., 1995, 99, 16810.

[89] Y. Zhang, S.E. Feller, B.R. Brooks, R.W. Pastor, J. Chem Phys., 1995, 103,10252.

[90] T.M. Chang, X.L.Dang, J. Chem. Phys., 1996, 104, 772.

[91] K. Schweighoffer, U. Essmann, I. Benjamin, J. Phys. Chem. B, 1997, 101, 10775.

[92] M. Lauterbach, E. Engler, N.Muzet, L. Troxler, G. Wipff, J. Phys. Chem. B, 1998,102, 245.

[93] N. Muzet, E. Engler, G. Wipff, J. Chem. Phys. B, 1998, 102, 10772.

[94] P.A. Fernandes,M.N. Cordeiro, ,J.A. Gomes, J. Phys. Chem. B, 1999, 103, 8930.

[95] P.A. Fernandes, J.A. Cordeiro, J.A. Gomes, J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 2278.

[96] L.X. Dang, J. Phys. Chem. B, 2001, 105, 804.

[97] P. Jodlowszky, A.Vincze, G. Horvai, J. Chem. Phys, 2002, 117, 2271.

[98] H. Dominguez, J. Phys. Chem. B, 2002, 106, 5915.

[99] B. Schnell, R. Schurhammer, g. Wipff, .Phys.Chem B, 2004,108,2285.

[100] H. Dominguez, J.Cool.Inter.Sci., 2004,274, 665.

[101] P. Jodlovszky, J. Phys. Condens. Matter., 2004, 16, 5389.

[102] P. Jodlovszky, A.Vincze, G.Horvai, J. Mol. Liq., 2004, 109, 99.

[103] P. Jodlovszky, A. Kereszturi, G. Horvai, Faraday Discuss., 2005, 129, 35.

[104] J. Chowdhary, B.M. Ladanyi, J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 15442.

[105] M. Jorge, M.N. Cordeiro, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 17612.

[106] M. Jorge, M.N. Cordeiro, J. Phys. Chem. B, 2008, 112, 2415.

[107] L.B. Partay, G. Horvay, P. Jodlovszky, Phys. Chem. Chem. Phys., 2008, 10, 4754.

[108] F. Bresme, E. Chacon, P. Tarzona, Phys. Chem. Chem. Phys., 2008, 10, 4704.

[109] P. Linse, J. Chem. Phys., 1987, 86, 4177.


[110] Y. Zhang, S.E. Feller, B.R. Brooks, R.W. Pastor, J. Chem. Phys., 1995, 103, 10252.

[111] P.A. Fernades, M.N. Cordeiro, J.A. Gomes, J. Phys. Chem. B, 1999, 103, 6290.

[112] A.R. van Buuren, S.J. Marring, H.J.C. Beredsen, J. Phys. Chem., 1993, 97, 9206.

[113] T.M. Chang, L.X. Dank, J. Chem. Phys., 1996, 104, 6772.

[114] A. Goebel, K. Lunkenheimer, Langmuir, 1997, 13, 369.

[115] K. A. Emelyanenko, A.M. Emelyanenko, L.B. Boinovich, Materials, 2016, 9, 117.

[116] S.A. Patel, C.L. Brooks, J. Chem. Phys., 2006, 124, 29470.

[117] K. Lun, D. Chandler, J.D. Weeks, J. Phys. Chem. B, 1999, 103, 4570.

[118] R. Steitz, T. Gutberlet, T. Houss, B. Klosgen, R. Krastev, S. Schemmel, A.C. Simonsen, G.H.

Findenegg, Langmuir, 2003, 19, 2409.

[119] T.R. Jensen, M.O. Jensen, N. Reitzel, K. Balasher, G.H. Peters, K. Kaier, T. Bjornholm,

Phys.Rev. Lett. 2003,90, 86101.

[120] D. Schwendel, T. HayaShi, R. Dahint, A. Pertsin, M.Grunze, R. Steintz, F. Schreiber,

Langmuir, 2003,19, 2284.

[121] M. Maccarini, R. Steitz, M. Himmelhaus, J. Fick, S. Tatur, M. Grunze, J. Janecek, R.R. Netz,

Langmuir, 2007, 23, 598.

[122] Q. Du, E. Freysz, Y.R. Shen, Science, 1994, 264, 826.

[123] L. Cheng, P. Fenter, K.L. Nagy, M.L. Schegel, N.C. Sturchio, Phys. Rev. Lett., 2001, 87(15),

156103.

[124] C.A. Croxton, Fluid Interfacial Phenomena, Ed. Wiley, New York, 1986.

[125] C.A. Croxton, Statistical Mechanics of the Liquid Surfce,Wiley, New York,1980.

[126] J.S. Rowlison, B. Widom, Molecular Theory of Capillarity, Clarendon, Oxford, 1982.

[127] B.E. Conway, In the Liquid State at its Electrical Properties, [Red.: E.E Kurhard, L.G.

Christophoron, L.H. Luessen] , Plenum, New York,1988,Vol. 193.

[128] D.B. Asay, S.H. Kim, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16760.

[129] A.L. Bernette, D.B. Asay, S.H. Kim, Phys. Chem. Chem. Phys., 2008, 10, 4981.

[130] S. Nagia, N.M. Washton, K.T. Mueller, J.D. Kubicki, B.J. Garrison, J. Phys. Chem., 2007, 111,

5169.

[131] D. Agrylis, D.R. Cole, A. Striolo, Langmuir, 2009, 25, 8025.

[132] M.D. Fayer, N.E. Lewinger, Annu. Rev. Anal. Chem., 2010, 3, 89.

[133] V.M. Guńko, V.V. Turov,V.M. Balatyre, V.J. Zarko, R. Leboda, E.V. Ganchoruk, A.A. Novza,

A.V. Turov, A.A. Chuiko, Adv. Colloid Interface Sci., 2005, 118, 125.

[134] A.P. Willard, S.K. Reed, A.P. Madden, D. Chandler, Faraday Discuss., 2009, 141. 423.

[135] S. Nihonyanagi, S. Yamaguhi, T. Tachara, J. Chem. Phys., 2009, 130, 204704.

[136] M. Osawa, M. Tsushima, H.Mogami, G. Samsjeske, A. Yamakata, J. Phys. Chem. C 2008, 112,

4248.

[137] V. Ostroverkhov, G.A. Waychunas, Y.R. Shen, Phys. Rev. Lett. , 2005, 94, 46102.

[138] A. Eftekhari-Bafrooel, E. Borguet, J. Phys. Chem. Lett., 2011, 2, 1353.

[139] K.C. Jena, P.A. Covert, D.K. Hove, J. Phys. Chem. Lett., 2011, 2, 1056.

[140] N. Giovambattista, P.G. Debenetti, P.J. Rosky, J. Phys.Chem.B 2007, 111, 9581.

[141] D. Argyris, N.R. Tummala, A. Striolo, D.R. Cole, J. Chem. Phys. C 2008, 112,13587.

[142] V. Marry, B. Rotenberg, P. Turg, Phys. Chem. Chem. Phys., 2008, 10, 4802.

[143] D. Xu, Y. Leng, Y. Chen, D. Li, Appl. Phys. Lett., 2009, 94, 201901.

[144] S. Dewan, V. Carnevale, A. Benkurat, A. Eftekharin-Bafrocei, G. Florin. M.L. Klein, E.

Borguet, Langmuir, 2014, 30, 8056.

[145] G.E. Ewing, Chem. Rev., 2006, 106, 1511.

[146] P.J. Feibelman, J. Phys. Today , 2010, 63, 34.

[147] A. Hogsan, S. Hag, Surf. Sci. Rep., 2009, 64, 381.

[148] J. Amish, P.P. Varilly, D. Chandler, J. Phys. Chem. B 2010 ,114, 1632.

504 M. PALUCH

[149] S. Skin. A.Willard, Cond. Mat. Soft. 2018, 1801, 10303.

[150] O. Bjorneholm, M.H. Handsen, A. Hodgsan. Li-Min Liu, Chem. Rev., 2016, 116, 7698.

[151] C. Weweihao, Z. Xiaotong, S.Chengie, Langmuir, 2019, 35, 5130.

[152] A.Ben-Nasim, Molecular Theory of Water and Aqueous Solutions,Part 1 and 2, Word Scientific

Pub Co Inc, 2010 and 2011.

Praca wpłynęła do Redakcji 15 października 2018 r.

2019, 73, 7-8

BIOLOGIA I CHEMIA NOWOTWORU PŁUCA

BIOLOGY AND CHEMISTRY OF LUNG CANCER

Claudia Musiał1, Renata Zaucha

2,

Alicja Kuban-Jankowska1, Anna Kamm

1,

Magdalena Górska-Ponikowska*1

1Katedra i Zakład Chemii Medycznej Gdański Uniwersytet Medyczny

2Klinika Onkologii i Radioterapii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego

*e-mail: [email protected]

Abstract

Wykaz stosowanych skrótów

Wprowadzenie

1. Korelacja nadużywania tytoniu i raka płuc

2. Wpływ suplementacji syntetycznego beta-karotenu na rozwój raka

płuca

3. N-acetylocysteina w prewencji raka płuca

4. Aktywność tokoferoli i tokotrienoli w aspekcie prewencji raka płuca

5. Indukcja hormonalna raka płuca

6. 2-metoksyestradiol jako fizjologiczny związek

przeciwnowotworowy

Uwagi końcowe

Podziękowanie


506 C. MUSIAŁ, R. ZAUCHA, A. KAMM, A. KUBAN-JANKOWSKA, M. GÓRSKA-PONIKOWSKA

Mgr Claudia Musiał – ukończyła studia magisterskie w Wyższej Szkole Inżynierii

i Zdrowia w Warszawie. Praca magisterska poświęcona była ocenie skuteczności

i zastosowaniu komórek macierzystych pochodzenia roślinnego i autologicznych

komórek macierzystych. Obecnie współpracuje naukowo z Gdańskim z Katedrą

i Zakładem Chemii Medycznej Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w zakresie

badań nad szlakami sygnalizacji w komórkach nowotworowych.

https://orcid.org/0000-0001-9525-9952

Dr hab. n. med. Renata Zaucha, prof. nadzw. – adiunkt w Klinice Onkologii

i Radioterapii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Klinicysta, specjalizuje się

w terapii nowotworów, włączając nowotwór płuc.

https://orcid.org/0000-0001-8503-1559

Mgr Anna Kamm - doktorant w Katedrze i Zakładzie Chemii Medycznej

Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Specjalizuje się w badaniach nad

molekularnymi mechanizmami działania kwasu ferulowego w modelach komórek

nowotworowych.

https://orcid.org/0000-0002-4560-7645

Dr hab. n. med. Alicja Kuban-Jankowska - adiunkt w Katedrze i Zakładzie

Chemii Medycznej Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Specjalizuje się

w badaniach nad aktywnością i rolą białkowych fosfataz tyrozynowych

w cukrzycy, nowotworach oraz neurodegeneracji.

https://orcid.org/0000-0003-3371-5013

Dr hab. n. med. Magdalena Górska-Ponikowska - adiunkt w Katedrze

i Zakładzie Chemii Medycznej Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.

Specjalizuje się w badaniach nad rolą stresu nitro-oksydacyjnego w patofizjologii

nowotworów i neurodegeneracji.

https://orcid.org/0000-0002-7366-8429

BIOLOGIA I CHEMIA NOWOTWORU PŁUCA 507

ABSTRACT

Lung cancer is the most common fatal cancer disease in the world.

A characteristic feature of lung cancer is genetic diversity.

In the overwhelming majority of cases, smoking is the most important

etiopathogenic factor. Lung cancer is a cancer with a very bad prognosis regarding

long-term survival. The risk of lung cancer depends primarily on active or passive

exposure to the carcinogenic components of tobacco smoke. According to available

data, the development of lung cancer in addition to active and passive smoking is

directly affected by environmental pollution such as smog and fumes, ionizing

radiation, mycotoxins and long-term exposure to asbestos (occupational exposure).

Research on the pharmacoprevention of lung cancer began over 30 years ago.

The first nutrient that the researchers said could inhibit the development of lung

cancer was beta carotene. Unfortunately, long-term regular supplementation with

high doses of antioxidant in the form of beta-carotene brought the opposite effect.

An increase in the incidence of lung cancer was found in people who received beta

carotene in the form of a synthetic food supplement.

The other component tested was N-acetylcysteine. It is a sulfur compound and

a powerful antioxidant that supports the synthesis of glutathione and cysteine, with

destructive effects on carcinogenic substances. N-acetyl-cysteine, used in the form

of NAC adduct and epigallocatechin-3-gallate, showed efficacy in inhibiting the

development of lung cancer only in animal models. In the pharmacoprevention of

lung cancer, the use of vitamin E was also tested in the form of tocotrienol and

tocopherol.

The following work also shows the existence of a high concentration

correlation which belongs to the steroid hormone, mainly estrogen, in the blood and

the development of lung cancer in women. An increased risk of lung cancer has

been observed in women undergoing long-term hormone replacement therapy.

The results show that 2-methoxyestradiol, the endogenous metabolite

of 17β-estradiol, shows positive results that inhibit the growth of lung cancer cell

lines.

The aim of the work was to present the correlation between tobacco abuse and

passive smoking and lung cancer, pharmacoprevention of lung cancer and the

association of elevated estrogen concentration in women with an increased risk of

lung cancer. Keywords: lung cancer pharmacoprevention, biology of lung cancer, chemistry of

lung cancer, hormonal induction, 2-methoxyestradiol

Słowa kluczowe: farmakoprewencja raka płuca, biologia raka płuca, chemia raka

płuca, indukcja hormonalna, 2-metoksyestradiol


SCLC – rak drobnokomórkowy płuca

NSCLC – rak niedrobnokomórkowy płuca

WHO – Światowa Organizacja Zdrowia (ang. World Health

Organization)

DNA – kwas deoksyrybonukleinowy

OGG1 – 8-oksoguanina

NAC – N-acetylocysteina

EGCG – galusan epigallokatechiny

EGCG-2′-NAC – addukt N-acetylocysteiny i galusanu epigallokatechiny

ER, Erα, Erβ – receptory estrogenowe

E2 –17-β-estradiol

α-, β-, γ- i δ-T – tokoferole

α-, β-, γ- i δ-TT – tokotrienole

2ME2 – 2-metoksyestradiol



WPROWADZENIE

W krajach rozwiniętych rak płuca jest najczęstszą chorobą nowotworową, która

jest powodem około 1 miliona zgonów rocznie. Ogólny wskaźnik przeżycia wynosi

w tym nowotworze około 10%. Decydującym czynnikiem wywołującym jest

wieloletnie palenie tytoniu. Dostępne dane literaturowe wskazują, że tylko u 20%

pacjentów z rozpoznanym rakiem płuca, czynnikiem etiologicznym nie było palenie

tytoniu. Do pozostałych czynników zalicza się zanieczyszczenia środowiska, spaliny,

promieniowanie jonizujące, mykotoksyny, bierne palenie tytoniu, zawodowe narażenie

na chemikalia takie jak chrom, nikiel, azbest, wielopierścieniowe węglowodory

aromatyczne, arsen, chlorek winylu oraz radioaktywny gaz - radon. Podatność na

chorobę może być też uwarunkowana genetycznie. Klasyfikacja WHO wyróżnia dwa

główne typy raka płuca: rak drobnokomórkowy (SCLC) i rak niedrobnokomórkowy

(NSCLC). Niedrobnokomórkowy rak płuca dzieli się z kolei na podtypy: rak

płaskonabłonkowy, gruczolakorak oraz rak wielokomórkowy.

1. KORELACJA NADUŻYWANIA TYTONIU I RAKA PŁUCA

Palenie jest udokumentowanym czynnikiem wpływającym na rozwój raka

płuca. Tlen wolnorodnikowy jest głównym składnikiem dymu tytoniowego.

Substancja może spowodować utlenienie nukleozasad DNA guaniny z powstaniem

8-oksoguaniny (OGG1). Według dostępnych badań, ryzyko raka płuca może być

zwiększone u palaczy przy niskiej aktywności OGG1 (Rys. 1). Dym tytoniowy

zawiera ponad 60 czynników kancerogennych, wśród nich węglowodory

aromatyczne takie jak nitrozaminy (Rys. 2) i benzopiren (Rys. 3), tlenek węgla

(czad), smołę, fenol (Rys. 4), krezol (Rys. 5), formaldehyd (Rys. 6) i cyjanowodór

[1-3].

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne aktywowane przez enzymy

cytochromu P450, mogą związać się z DNA. Enzymy katalizujące reakcję

glutationu-S chronią przed reakcją DNA powodującą indywiduum chemiczne

nazywane adduktem. Przewlekłe i zbyt częste powstawanie adduktów może

powodować mutacje genów, które w następstwie mogą doprowadzić do rozwoju

raka płuca. Według badań, nikotyna (Rys. 7) powoduje hamowanie apoptozy

i może być promotorem rozwoju komórek nowotworowych w komórkach nabłonka

płuc.

Dostępne dane wskazują, że palenie bierne ma znaczący wpływ

na zachorowanie na raka płuc. Narażenie na styczność z dymem tytoniowym

w najbliższym otoczeniu zwiększa ryzyko zachorowania na raka płuc

aż o 10 do 15%. Dowodem na to jest wykrywanie w moczu biernych palaczy

metabolitów specyficznych dla uzależnionych od tytoniu [1-4].

Obraz kliniczny raka płuca u pacjentów nigdy nie palących różni się znacząco

w porównaniu z aktywnymi palaczami. Najczęstszym typem raka płuca u osób

nigdy nie palących jest gruczolakorak, w przeciwieństwie do palaczy, u których

rozwijają się wszystkie znane histologiczne typy raka płuc. Zauważono, że

gruczolakorak u osób niepalących rozwija się zazwyczaj

w obwodowych drogach oddechowych, natomiast u osób palących zarówno

w obwodowych drogach oddechowych jak i centralnie [9,10].

Dostępne badania wskazują, że osoby niepalące mają większe szanse na

przeżycie aniżeli palacze, niezależnie od pozostałych czynników prognostycznych.

Rzucenie palenia ma bezpośredni wpływ na ryzyko zachorowania

na raka płuc w przyszłości, z upływem czasu ryzyko ulega zmniejszeniu.

Wareniklina (Rys. 8), agonista receptora nikotynowego i bupropion (Rys. 9)

hamujący wychwyt zwrotny dopaminy i noradrenaliny są uznanymi, skutecznymi

środkami farmakologicznymi wspierającymi zrywanie z nałogiem palenia tytoniu

[5-9].

Rysunek 1. Selektywny inhibitor glikozylazy DNA 8-oksoguaniny 1 (OGG1) katynonu

Figure 1. Selective inhibitor of 8-oxoguanine 1 DNA glycosylase (OGG1)

Rysunek 2. Struktura molekularna nitrozoaminy

Figure 2. Molecular structure of nitrosoamine



Rysunek 3. Struktura molekularna benzo(a)pirenu, C20H12

Figure 3. Molecular structure of benzo(a) pyrene, C20H12

Rysunek 4. Struktura molekularna fenolu

Figure 4. Molecular structure of phenol

Rysunek 5. Struktura molekularna krezolu

Figure 5. Molecular structure of cresol

Rysunek 6. Struktura molekularna formaldehydu

Figure 6. Molecular structure of formaldehyde

Rysunek 7. Struktura molekularna nikotyny

Figure 7. Molecular structure of nicotine

Rysunek 8. Struktura molekularna warenikliny

Figure 8. Molecular structure of varenicline



Rysunek 9. Struktura molekularna bupropionu

Figure 9. Molecular structure of bupropion

2. WPŁYW SUPLEMENTACJI SYNTETYCZNEGO BETA-

KAROTENU NA ROZWÓJ RAKA PŁUCA

Karoten jest dimerem witaminy A i występuje w dwóch formach jako alfa

i beta-karoten. Beta-karoten, prekursor witaminy A to silny antyoksydant,

zwalczający wolne rodniki, który chroni cząsteczki organiczne przed utlenianiem.

Beta-karoten jest jednym z pięciuset karotenoidów. Pozostałe najczęściej

wykorzystywane karotenoidy to kryptoksantyna, astaksantyna, zeaksantyna, luteina

i likopen [11-13].

Antyoksydanty posiadają zdolność dezaktywacji wolnych rodników

w probówce, natomiast w organizmie człowieka mogą wywoływać odwrotny

skutek i działać jako prooksydanty.

Przeprowadzono szereg badań epidemiologicznych sprawdzających zależność

ryzyka raka płuca od stężenia beta-karotenu (Rys. 10) w osoczu.

W większości przypadków wykazano niespodziewany wzrost zachorowalności

u palaczy otrzymujących suplementację syntetycznego beta-karotenu.

Dwa największe badania chemoprewencyjne potwierdzające tę teorię in vivo,

zostały przeprowadzone w Stanach Zjednoczonych i w Finlandii [11, 12].

W obu badaniach wykazano wzrost wskaźnika zachorowalności

na raka płuca o 16 do 28%, co spowodowało wydanie przez National Cancer

Institute komunikatu dla osób palących i osób narażonych na działanie azbestu,

przestrzegającego przed suplementacją syntetycznego beta-karotenu [11,12].

Rysunek 10. Wzór uproszczony β-karotenu

Figure 10. Simplified chemical formula of β-carotene

W pierwszej połowie lat 90. przeprowadzono badanie oceniające

profilaktyczną rolę skojarzenia beta-karotenu w dawce 30 mg dziennie i retinolu

(Rys. 11) w dawce 25.000 jm dziennie [11]. Grupą docelową były osoby narażone

na działanie azbestu, oraz aktywni i byli palacze. Wykazano znamiennie wyższe

ryzyko zachorowania na raka płuca w porównaniu z grupą otrzymującą placebo.

Stwierdzono także, że ryzyko zgonu z powodu raka płuca zmniejszyło się po

6 latach od momentu odstawienia suplementacji beta-karotenu i retinolu. Badanie

zostało przerwane na początku roku 1996 po wykryciu nadmiernej śmiertelności

wśród uczestników badania w analizie pośredniej [14].

Rysunek 11. Wzór uproszczony retinolu

Figure 11. Simplified chemical formula of retinol

3. N-ACETYLOCYSTEINA W PREWENCJI RAKA PŁUCA

Opracowywanie nowych metod farmakoprewencyjnych w odniesieniu do raka

płuca trwa niezmiennie od wielu lat. Jednym z badanych w latach 90. leków była

N-acetylocysteina (NAC), stosowana w pulmonologii jako środek mukolityczny od

ponad 40 lat.

N-acetylocysteina (Rys. 12) należy do związków siarki, jest jedną

z pochodnych cysteiny, oraz posiada zdolność bycia prekursorem glutationu (Rys.

14). NAC po podaniu doustnym jest bardzo szybko wchłaniana. Włączana jest do



zewnątrz i wewnątrzkomórkowych magazynów glutationu. Glutation wykazuje

zdolność do magazynowania cysteiny. Największym magazynem glutationu

w organizmie jest wątroba, nerki oraz oczy. NAC redukuje wolne rodniki dzięki

reakcji koniugacji. Jako, że jest deacetylowana w organizmie człowieka, naturalnie

wytwarza cysteinę i wspiera syntezę glutationu, który jest bardzo silnym

przeciwutleniaczem.

Wykazano destrukcyjny wpływ NAC na substancje rakotwórcze takie

jak aflatoksyna, 2-aminofluorena czy benzo(a)piren. Wysokie dawki NAC hamują

odpowiedź mutagenną [15,16].

Skojarzenie NAC i głównego polifenolu herbaty – galusanu epigallokatechiny

(EGCG) (Rys. 13) zastosowane jako addukt EGCG-2′-NAC (Rys. 15) wobec

mysich i ludzkich komórek raka płuc CL13 i H1299 spowodowało aż 8,8 krotny

wzrost apoptozy w komórkach raka płuca. Galusan epigallokatechiny, to główny

składnik katechinowy pochodzący z zielonej herbaty (Theaceae). Wykazano, że

EGCG hamuje rozwój nowotworów w wielu modelach zwierzęcych [17-20].

Rysunek 12. Struktura molekularna N-acetylocysteiny

Figure 12. Molecular structure of N-acetylcysteine

Rysunek 13. Struktura molekularna galusan epigallokatechiny (EGCG)

Figure 13. Molecular structure of epigallocatechin gallate (EGCG)

Rysunek 14. Struktura molekularna glutationu

Figure 14. Molecular structure of glutathione

Rysunek 15. Addukt EGCG-2′-NAC

Figure 15. Adduct EGCG-2'-NAC

4. AKTYWNOŚĆ TOKOFEROLI I TOKOTRIENOLI W

ASPEKCIE PREWENCJI RAKA PŁUCA

Witamina E złożona jest ze związków zbliżonych strukturalnie: tokoferoli

(Rys. 16) i tokotrienoli (Rys. 17). Związki te dzieli się na osiem grup: α-, β-, γ- i δ-

tokoferole (oznaczane jako (α-T, β-T, γ-T, δ-T) złożone z pierścienia chromanolu

oraz 16-węglowego łańcucha bocznego i - α-, β-, γ- i δ- tokotrienole (α-TT, β-TT,

γ-TT, δ-TT) złożone z pierścienia chromanolu o identycznym wzorcu jak

w przypadku tokoferoli, natomiast nienasycony 16-węglowy łańcuch boczny

posiada podwójne wiązania przy trzech pozycjach. Tokoferole nie są



syntetyzowane w organizmie człowieka, dlatego muszą być dostarczane ze źródeł

zewnątrzpochodnych.

α-tokoferol uznawany jest za witaminę E. Jednym z powodów jest

każdorazowe wykrywanie wyższego poziomu α-T w próbkach krwi na tle

pozostałych tokoferoli i tokotrienoli [30-33]. Tokoferole posiadają zbliżoną siłę

przeciwutleniającą, jednak istnieją dane wskazujące że γ-tokoferol, w porównaniu

do α-tokoferolu hamuje proliferację komórek raka płuca. W celu potwierdzenia

skuteczności przeprowadzono badania, w postaci wprowadzenia izomerów

witaminy E do nanokompleksów, które na celu miały zwiększenie aktywności

przeciwnowotworowych leków chemioterapeutycznych w liniach komórkowych

opornych i wrażliwych raka płuca [34].

Rysunek 16. Wzór uproszczony tokoferolu

Figure 16. Simplified chemical formula of tocopherol

Rysunek 17. Wzór uproszczony tokotrienolu

Figure 17. Simplified chemical formula of tocotrienol

5. INDUKCJA HORMONALNA RAKA PŁUCA

Dostępne dane epidemiologiczne wskazują tendencję wzrostową

w odniesieniu do zachorowalności na raka płuc u kobiet w przeciwieństwie

do mężczyzn w ostatnich latach, pomimo o połowę mniejszego odsetka kobiet

palących tytoń. Decydującą rolę przypisuje się żeńskim hormonom płciowym,

głównie estrogenowi, który należy do hormonów steroidowych [23].

Głównym hormonem określanym jako hormon reprodukcyjny jest

17-β-Estradiol - E2, którego synteza odbywa się w jajnikach (Rys. 18) pod

wpływem hormonu luteinizującego i folikularnego. Wyróżnia się dwa typy

receptora estrogenowego (ER) - ER alfa (ERα, znany również jako ESR1) oraz ER

beta (ERβ, ESR2). W wielu badaniach wykazano korelację między hormonalną

terapią zastępczą a ryzykiem śmiertelności z powodu chorób nowotworowych

u kobiet, w tym raka piersi. Wykazano także obecność receptora ERβ w tkankach

zdrowych płuc, gdzie jest on niezbędny do utrzymania prawidłowej macierzy

zewnątrzkomórkowej. Receptor estrogenowy ERβ charakteryzuje się aktywnością

genomową oraz niegenomową. Estrogeny mają znaczny wpływ na układ

naczyniowy, w tym na rozszerzenie naczyń krwionośnych. Odpowiada za to efekt

niegenomowy. Występuje on od 5 do 20 minut po ekspozycji na estrogen, oraz nie

wymaga zmian w ekspresji genów. Natomiast wpływ genomowy estrogenów

wpływa na ochronę przed miażdżycą i hamowanie reakcji na urazy [21-23].

Ponadto stwierdzono obecność receptorów estrogenowych ERβ

w liniach komórkowych gruczolakoraka płuca. Przeprowadzono analizy mRNA

polegające na porównaniu guzów zlokalizowanych w obrębie płuc

o niskiej i wysokiej zawartości receptorów ERβ. Stwierdzono, że guzy

nowotworowe o wysokim ERβ charakteryzuje sygnalizacja czynników wzrostu

fibroblastów oraz pluripotencja komórek macierzystych embrionalnych

pochodzenia ludzkiego. Dostępne badania in vitro wskazują, że w płucach

receptory estrogenowe ER mogą współdziałać z receptorem czynników wzrostu

EGF w procesie kancerogenezy [21-24].

W badaniu klinicznym przeprowadzonym na 180 kobietach wykazano

zwiększone ryzyko rozwoju gruczolakoraka u pacjentek przyjmujących hormonalną

terapię zastępczą. Zauważono także, że kobiety przyjmujące HTZ przez długi okres

czasu, są bardziej narażone na szkodliwość dymu tytoniowego [25].

Rysunek 18. Struktura molekularna 17-β-Estradiolu

Figure 18. Molecular structure of 17-β-Estradiol



6. 2-METOKSYESTRADIOL JAKO FIZJOLOGICZNY ZWIĄZEK

PRZECIWNOWOTWOROWY

Metabolitem endogennym 17β-estradiolu (E2) powstałym na skutek

hydroksylacji i metylacji pozycji 2 jest 2-metoksyestradiol (Rys. 19) (2ME2,

(17beta)-2-methoxyestra-1,3,5(10)-triene-3,17-diol). 2ME2 wpływa na

zahamowanie procesu angiogenezy dzięki zmniejszeniu proliferacji komórek

śródbłonka. 2ME2 dzięki wiązaniu z tubuliną, hamuje wzrostkomórek

kancerogennych. Przeprowadzone badania in vitro wskazują,

że 2-metoksyestradiol hamuje szeroką gamę linii komórek nienowotworowych

i nowotworowych. Badania in vitro wskazują, że 2ME(2) hamuje również kilka

etapów kaskady andiogenicznej, ponadto hamuje proliferację i indukuje apoptozę

komórek nowotworowych. Pożądane rezultaty w postaci zahamowania wzrostu linii

komórkowych uzyskano na linii raka płuca pochodzenia ludzkiego A459 i H460

typu p53. Niewielkie zmiany po potraktowaniu 2ME2 zaszły w liniach

komórkowych H322 typu p53 i H358 typu 53. Podczas badań przeprowadzono

analizę Western Blot, z której wynikał znaczny wzrost białka p53 po potraktowaniu

2-metoksyestradiolem. Główną zmianą zaobserwowaną podczas badania

polegającym na traktowaniu 2ME(2) jest ośmiochrotny wzrost endogennego białka

p53. Poziom zmutowanego białka p53 pozostał niezmieniony. Białko p53 jest

odpowiedzialne za regulację cyklu życiowego komórek oraz apoptozę. Według

dostępnych danych, białko p53 jest najczęstszym supresorem nowotworu[26-28].

Klinika Uniwersytecka Charité w Berlinie przeprowadziła badania, które miały

na celu potwierdzenie zjawiska hamowania wzrostu różnych linii komórkowych za

pomocą 2-metoksyestradiolu, w tym raka płuca.

2-metoksyestradiol podany doustnie połączony został z terapią genową

i zastosowano adenowirus eksprymujący gen p53, który został podany dożylnie.

Przeprowadzone badania wykazały, że komórki raka płuca, które były oporne na

cisplatynę, były szczególnie wrażliwe na działanie 2ME2 [29].

Rysunek 19. Przekształcenie 17β-estradiolu w 2-metoksyestradiol

Figure 19. Transformation of 17β-estradiol into 2-methoxyestradiol

UWAGI KOŃCOWE

Rak płuca jest najczęstszą śmiertelną chorobą nowotworową na świecie. Cechą

charakterystyczną nowotworów płuca jest różnorodność genetyczna. W 80%

przypadków najważniejszym czynnikiem etiopatogenetycznym jest palenie tytoniu.

Według dostępnych danych, na rozwój raka płuca mają wpływ zarówno bierne palenie,

jak i zanieczyszczenia środowiskowe takie jak smog i spaliny, promieniowanie

jonizujące, mykotoksyny oraz długotrwała styczność z azbestem (narażenie zawodowe).

Z początkiem lat 90. rozpoczęto badania w zakresie farmakoprewencji raka płuca.

Niestety długotrwała regularna suplementacja wysokimi dawkami antyoksydantu

w postaci beta-karotenu przyniosła odwrotny skutek. Stwierdzono bowiem wzrost

zachorowalności na raka płuca u osób otrzymujących suplementację.

N-acetylocysteina - związek siarki i silnym przeciwutleniacz, wspierający syntezę

glutationu i cysteiny, o destrukcyjnym wpływie na substancje kancerogenne stosowana

w formie adduktu NAC i galusanu epigallokatechiny wykazała skuteczność w zakresie

hamowania rozwoju raka płuca jedynie w modelach zwierzęcych.

Jak dotąd wykazano korelację między wysokim stężeniu estrogenu we krwi

a rozwojem raka płuca u kobiet. Zaobserwowano zwiększone ryzyko zachorowania na

raka płuca u kobiet poddanych długotrwałej terapii hormonozastępczej.

Według przeprowadzonych badań 2-Metoksyestradiol, czyli metabolit endogenny

17β-estradiolu, wykazuje pozytywne rezultaty hamujące wzrost linii komórkowych raka

płuc, w szczególności A459 i H460.

PODZIĘKOWANIA

Badania nad przeciwnowotworowym mechanizmem działania

2-metoksyestradiolu zostały sfinansowane w ramach projektu Iuventus Plus nr IP

2015 022074 Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.


[1] H.H. Hansen, Lung cancer: European commission: series for general practitioners. Springer-

Verlag, Berlin, 1990.

[2] H. Lemjabbar-Alaoui, O. UI Hassan, Y. Yang, P. Buchanan, Lung cancer: Biology and

treatment options. Biochim. Biophys. Acta, 2015, 2, 189.

[3] D.F. Church, W.A. Pryor, Free-radical chemistry of cigarette smoke and its toxicological

implications. Environ. Health Perspect., 1985, 64, 111.

[4] D.M. Parkin,F. Bray, J. Ferlay, Global cancer statistics, 2002. CA Cancer J. Clin., 2005, 55(2),

74.

[5] R.A. Schnoll, E. Martinez, K. L. Tatum, D. M. Weber, N. Kuzla, M. Glass, J.A.A. Ridge, C.

Langer, C. Miyamoto, E. P. Wileyto, F. Leone, A bupropion smoking cessation clinical trial for

cancer patients. Cancer Causes Control, 2010, 21(6), 811.


https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304419X15000669#!





[6] J. K. Cataldo, S. Dubey, J.J. Prochaska, Smoking cessation: An integral part of lung cancer

treatment. Oncology, 2010, 78(5-6), 289.

[7] S.S. Hecht, Tobacco carcinogens, their biomarkers and tobacco-induced cancer. Nat. Rev.

Cancer, 2003, 3(10), 733.

[8] C.H. Chan, C.F. Hsiao, G.C. Chang, Interactive effect of cigarette smoking with human 8-

oxoguanine DNA N-glycosylase 1 (hOGG1) polymorphisms on the risk of lung cancer: a case–

control study in Taiwan. Am. J. Epidemiol., 2009, 170, 695.

[9] J.M. Samet, E. Avila-Tong, P. Boffetta, Lung cancer in never smokers: clinical epidemiology

and environmental risk factors. Clin. Can. Res., 2009, 15, 5626.

[10] C.M. Tammemagi, C. Neslund-Dudas, M. Simoff, Smoking and lung cancer survival: the role

of comorbidity and treatment. Chest, 2004, 125, 27.

[11] R. Goralczyk, Beta-carotene and lung cancer in smokers: review

of hypotheses and status of research. Nutr. Cancer, 2009, 61(6), 767.

[12] D. Albanes, O.P. Heinonen, P.R. Taylor, α-tocopherol and β-carotene supplements and lung

cancer incidence in the alpha-tocopherol, beta-carotene cancer prevention study: effects of base-

line characteristics and study compliance. J. Natl. Cancer Inst., 1996, 88(21), 1560.

[13] Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention Study Group, The effect of vitamin E and

beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. N. Engl. J.

Med., 1994, 330(15),1029.

[14] G.E. Goodman, M.D. Thornquist, J. Balmes, The beta-carotene and retinol efficacy trial:

incidence of lung cancer and cardiovascular disease mortality during 6-year follow-up after

stopping β-carotene and retinol supplements. J. Natl. Cancer Inst. 2004, 96(23),1743.

[15] W. MacNee, M.M.E. Bridgeman, M. Marsden, The effects of N-acetylcysteine and glutathione

on smoke induced changes in lung phagocytes and epithelial cells. Am. J. Med. 1991, 91(3), 60.

[16] S. De Flora, M. Astengo, D. Serra, Inhibition of urethan-induced lung tumors in mice by dietary

N-acetylcysteine. Cancer Lett. 1986, 32(3), 235.

[17] J.D. Lambert, C.S. Yang, Cancer chemopreventive activity and bioavailability of tea and tea

polyphenols. Mutat. Res. 2003, 523–524, 201–208.

[18] J.V. Higdon, B. Frei, Tea catechins and polyphenols: health effects, metabolism, and antioxidant

functions. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2003, 43(1), 89.

[19] S. Sang, M.J. Lee, Z. Hou, C.T. Ho, C.S. Yang. Stability of tea polyphenol (-)-epigallocatechin-

3-gallate and formation of dimers and epimers under common experimental conditions. J. Agric.

Food Chem. 2005; 53(24), 9478.

[20] J.D. Lambert, S. Shengmin, S.Y. Chung, N-Acetylcysteine enhances the lung cancer inhibitory

effect of epigallocatechin-3-gallate and forms a new adduct, Free Radic. Biol. Med., 2008,

44(6), 1069.

[21] M.B. Schabath, Wu X, R. Vassilopoulou-Sellin, A.A. Vaporciyan, M.R. Spitz, Hormone

replacement therapy and lung cancer risk: a case–control analysis. Clin. Cancer Res. 2004, 1,

113.

[22] N. Ramnath, R.J. Menezes, G. Loewen, Hormone replacement therapy

as a risk factor for non-small cell lung cancer: results of a case–control study. Oncology. 2007,

10, 305.

[23] B.J. Deroo, K.S. Korach, Estrogen receptors and human disease. J. Clin. Invest, 2006, 116(3),

561.

[24] H.O. Adami , I. Persson, R. Hoover, C. Schairer, L. Bergkvist , Risk of cancer in women

receiving hormone replacement therapy. Int. J. Cancer. 1989; 44(5), 833.

[25] E. Taioli, E.L. Wynder, Endocrine factors and adenocarcinoma of the lung in women, J. Natl

Cancer Inst. 1994, 86(11), 869.

[26] T. Mukhopadhyay, J.A. Roth, Induction of apoptosis in human lung cancer cells after wild -type

p53 activation by methoxyestradiol. Oncogene, 1997, 14(3), 379.

[27] T. M. LaVallee, X. H. Zhan, C. J. Herbstritt, E. C. Kough, S. J. Green, V. S. Pribluda, 2-

Methoxyestradiol inhibits proliferation and induces apoptosis independently of estrogen

receptors α and β. Cancer Reaserch, 62, 2002, 3691.

[28] www.cancer.gov/publications/dictionaries/cancer-drug/def/2-methoxyestradiol [dostęp: 2019-

04-11]

[29] G. Schumacher, 2-Methoxyestradiol als neue Substanz zur Behandlung solider Tumore,

Medizinischen Fakultät Charité der Humboldt-Universität zu Berlin, 2004.

[30] J. Jihyeung S. C. Picinich, Z. Yang,. Y. Zhao, N. Suh, A.N. Kong S.C. Yang, Cancer-preventive

activities of tocopherols and tocotrienols. Carcinogenesis, 2010, 31(4), 533.

[31] Q. Jiang, S. Christen, M.K. Shigenaga, B.N. Ames, γ-tocopherol, the major form of vitamin E in

the US diet, deserves more attention. Am. J. Clin. Nutr. 2001, 74(6), 714.

[32] Alpha-Tocopherol Beta-Carotene Cancer Prevention Study Group. The effect of vitamin E and

beta-carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. N. Engl. J.

Med. 1994, 52(7), 1029.

[33] F.E. Speizer, G.A. Colditz,D.J. Hunter, B. Rosner, C. Hennekens, Prospective study of

smoking, antioxidant intake, and lung cancer in middle-aged women (USA). Cancer Causes

Control, 1999, 10(5), 475.

[34] G. Wang, B. Yu, Y. Wu, Controlled preparation and antitumor efficacy of vitamin E TPGS-

functionalized PLGA nanoparticles for delivery of paclitaxel. Int. J. Pharm., 2013, 446(1-2), 24.

Praca wpłynęła do Redakcji 29 kwietnia 2019 r.


2019, 73, 7-8

METODY IN – VIVO BADANIA WŁAŚCIWOŚCI

ANTYOKSYDACYJNYCH ZWIĄZKÓW

KOMPLEKSOWYCH

IN – VIVO METHODS FOR TESTING OF THE

ANTIOXIDANT PROPERTIES OF COMPLEX

COMPOUNDS

Jacek Malinowski, Joanna Drzeżdżon*,

Lech Chmurzyński, Dagmara Jacewicz

Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii,

ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk *e-mail: [email protected]

Abstract

Wykaz stosowanych skrótów

Wprowadzenie

1. Metody in-vivo oznaczania aktywności przeciwutleniającej

związków kompleksowych

1.1. Metoda zredukowanego glutationu

1.2. Test peroksydazy glutationowej

1.3. Test S – transferazy glutationowej

1.4. Metoda dysmutazy ponadtlenkowej 1.5. Oznaczanie aktywności katalazy

1.6. Test aktywności transpeptydazy γ-glutamylowej

1.7. Test reduktazy glutationowej

1.8. Metoda peroksydacji lipidów

1.9. Test LPIC

Uwagi końcowe

Podziękowanie


524 J. MALINOWSKI, J. DRZEŻDŻON, L. CHMURZYŃSKI, D. JACEWICZ

Mgr Jacek Malinowski rozpoczął stacjonarne studia doktoranckie Chemii i Biochemii na Wydziale Chemii

Uniwersytetu Gdańskiego. Ukończył studia I stopnia na kierunku Chemia – Analityka i Diagnostyka w 2012,

następnie ukończył studia II stopnia na kierunku Chemia – Analityka i Diagnostyka. Jego zainteresowania

naukowe dotyczą: badanie szybkości reakcji związków polikarboksylanowych cynku(II) metodą

zatrzymanego przepływu, synteza nowych związków koordynacyjnych Cr(III) oraz wanadu(IV) oraz

charakterystyka ich właściwości fizykochemicznych oraz biologicznych.

https://orcid.org/0000-0003-2230-4008

Dr Joanna Drzeżdżon jest pracownikiem Katedry Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Wydziału Chemii

Uniwersytetu Gdańskiego. Ukończyła studia na kierunku Chemia na Wydziale Chemii UG w 2012 roku, tam

również otrzymała w 2017 r. stopień doktora. Jej zainteresowania naukowe dotyczą badań fizykochemicznych

polikarboksylanowych związków koordynacyjnych jonów metali przejściowych oraz zastosowania związków

kompleksowych chromu(III) oraz wanadu(IV) jako katalizatorów polimeryzacji olefin. Jest współautorką 37

publikacji naukowych w czasopismach z listy filadelfijskiej, 2 zgłoszeń patentowych, 18 rozdziałów

w książkach oraz 74 komunikatów naukowych na konferencjach krajowych i międzynarodowych.

https://orcid.org/0000-0002-9964-3027

Dr hab. Dagmara Elżbieta Jacewicz, prof. UG urodziła się 30 września 1976 roku w Bolesławcu. Po

ukończeniu szkoły podstawowej kontynuowała tamże edukację w I Liceum Ogólnokształcącym im.

Władysława Broniewskiego. Studiowała na Wydziale Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu,

gdzie w 2001 roku obroniła pracę magisterską. W tym samym roku rozpoczęła studia doktoranckie na

Wydziale Chemii Uniwersytetu Gdańskiego (UG). Pracę doktorską obroniła w 2005 roku, za którą otrzymała

nagrodę Oddziału Gdańskiego Polskiego Towarzystwa Chemicznego. W lipcu 2015 roku uzyskała stopień

naukowy doktora habilitowanego na Wydziale Chemii UG. Od 2004 roku pracuje na Wydziale Chemii jako

asystent, adiunkt i profesor nadzwyczajny (od 2016). Jej zainteresowania badawcze koncentrują się na chemii

związków kompleksowych, kinetyce reakcji oraz na biosensorach molekularnych, a w szczególności na ich

zastosowaniach do oznaczania tlenku azotu(IV) i tlenku węgla(IV) w materiale biologicznym. Jej dorobek

naukowy obejmuje 92 prace naukowe, z czego 77 to publikacje wydane w czasopismach o zasięgu

międzynarodowym. Jest współautorką ponad 100 komunikatów naukowych na konferencjach krajowych

i międzynarodowych.

https://orcid.org/0000-0002-6266-5193

Prof. dr hab. inż. Lech Chmurzyński ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Gdańskiej

uzyskując tytuł zawodowy magistra inżyniera chemika (1978). Stopień doktora nauk chemicznych otrzymał

na Wydziale Matematyki, Fizyki i Chemii Uniwersytetu Gdańskiego (1986), a doktora habilitowanego nauk

chemicznych na Wydziale Chemii UG (1994). W roku 2001 uzyskał tytuł profesora nauk chemicznych. Od

1978 roku związany jest z Wydziałem Chemii UG. Od roku 2003 pracuje na stanowisku profesora

zwyczajnego, pełniąc funkcję kierownika Katedry Chemii Ogólnej i Nieorganicznej (od 2006). Jego

zainteresowania badawcze skupiają się na problematyce chemii środowisk niewodnych, oddziaływań

kwasowo-zasadowych, chemii związków kompleksowych oraz chemii bionieorganicznej – w tym

biosensorów molekularnych i ich zastosowań do oznaczania reaktywnych form azotu oraz tlenu w materiale

biologicznym. Opublikował ponad 300 oryginalnych i przeglądowych prac naukowych. Jest współautorem

ponad 300 prezentacji konferencyjnych, w tym wykładów na zaproszenie. Wypromował 13 doktorów, z Jego

inspiracji cztery osoby habilitowały się a jedna uzyskała tytuł profesora.

https://orcid.org/0000-0003-2707-0255

METODY IN – VIVO BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ANTYOKSYDACYJNYCH ZWIĄZKÓW KOMPLEKSOWYCH 525

ABSTRACT

This article describes the in-vivo methods of studying the antioxidant

properties of complex compounds. The reduced glutathione (GSH) method, which

uses the reactivity of the reduced form of GSH with free radicals, is among the

described methods. Further the in-vivo methods are based on the use of antioxidant

enzymes such as glutathione peroxidase, glutathione S-transferase, superoxide

dismutase, catalase. These types of enzymes occur naturally in the human body and

they are responsible for the inactivation of free radicals, e. g. superoxide dismutase

catalyzes the reaction of disproportionation of superoxide anion radical to water and

oxygen. The next in-vivo methods described in this article use γ-glutamyl

transpeptidase and glutathione reductase, which are components of the antioxidant

mechanism occurring in an organism. The last method described in this work

relates to the lipid peroxidation, which is determined by the concentration of

dimalonic aldehyde.

Keywords: antioxidant properties, radicals, in – vivo methods

Słowa kluczowe: właściwości przeciwutleniające, rodniki, metody in – vivo


CAT – katalaza

CuZnSOD (SOD1) – cytoplazmatyczna dysmutaza ponadtlenkowa zawierająca

miedź oraz cynk

DTNB – kwas 5,5-ditio-bis- 2-nitrobenzoesowy

EC – SOD – zewnątrzkomórkowa dysmutaza ponadtlenkowa

Gr – reduktaza glutationowa

Grx – glutaredoksyna

GSH – forma utleniona glutationu

GSSH – forma zredukowana glutationu

GST – S – transferaza glutationowa

H2O2 – nadtlenek wodoru

hem – grupa hemowa

LDL – lipoproteina o niskiej gęstości

LH – kwas tłuszczowy

LO• – rodnik alkoksylowy kwasu tłuszczowego

LOO. – rodnik nadtlenkowy kwasu tłuszczowego

LOOH – nadtlenek kwasu tłuszczowego

LPIC – metoda oznaczania inhibicji utlenienia frakcji LDL

MAPEG – białka błonowe

MDA – aldehyd dimalonowy

MnSOD (SOD2) – mitochondrialna dysmutaza ponadtlenkowa zawierająca

mangan

NADPH – fosforan dinukleotydu nikotyno – amidoadeninowego

NADP+ – ester fosforanowy dinukleotydu nikotyno –

amidoadeninowego

non – Se – GPx – formy niezależne od selenu peroksydazy glutationowej

O2∙ - – anionorodnik ponadtlenkowy

RFT – reaktywne formy tlenu

RFTN – reaktywne formy tlenu i azotu

Se – GPx – formy selenozależne peroksydazy glutationowej

TBA – kwas tiobarbiturowy

TNB – kwas 5 – tio – 2 – nitrobenzoesowy

TPTZ – (2,4,6-tris(2- pirydylo)-1,3,5-triazyna

TRAP – metoda oznaczenia całkowitego potencjału

antyoksydacyjnego



WPROWADZENIE

Reaktywne formy tlenu i azotu (RFTN) to czynniki ryzyka stresu oksydacyjnego

w organizmie ludzkim. Występowanie RFTN w organizmie jest naturalne i powiązane

z licznymi szlakami metabolicznymi m. in. łańcuchem oddechowym. W przypadku, gdy

stężenie RFTN w organizmie jest wyższe niż stężenie fizjologiczne tych indywiduów to

występuje zjawisko nazywane stresem oksydacyjnym. Zjawisko stresu oksydacyjnego

w kilku przypadkach ma pozytywne skutki dla organizmu. Stres oksydacyjny jest

czynnikiem indukującym relaksację mięśni gładkich. Pełni rolę regulującą ciśnienie

krwi oraz normalizującą transformację włókien mięśniowych. Niestety długotrwale

utrzymujące się zjawisko stresu oksydacyjnego może prowadzić do apoptozy komórek

i licznych uszkodzeń komórek.

Antyoksydanty to związki chemiczne, które obniżają stężenie RFTN

w organizmie. Należą do nich przeciwutleniacze enzymatyczne np. dysmutaza

ponadtlenkowa, nieenzymatyczne takie jak np. witaminy A, E, C, karotenoidy oraz

antyoksydanty syntetyczne.

Z uwagi na zagrożenia wynikające z długotrwale utrzymującego się stresu

oksydacyjnego ważne jest poznanie wielu metod in-vivo oznaczania aktywności

przeciwutleniającej. Metody te mają na celu pomiar poziomu stężenia poszczególnych

RFTN, a także pomiar wpływu RFTN na dany układ pomiarowy.

1. METODY IN-VIVO OZNACZANIA AKTYWNOŚCI

PRZECIWUTLENIAJĄCEJ ZWIĄZKÓW

KOMPLEKSOWYCH

Metody in – vivo stosowane są do określenia właściwości antyoksydacyjnych

w warunkach, które są ich odwzorowaniem w organizmie człowieka. Do takich

systemów należą liposomy i mikrosomy ze względu na podobieństwo do błony

komórkowej. Do metod in – vivo zalicza się między innymi metodę LDL

(lipoproteina o niskiej gęstości), oznaczanie utleniania fragmentacji DNA czy też

inhibicję utleniania indukującego apoptozę żywych komórek ludzkich [1]. Pomimo,

że istnieje wiele metod in – vivo, nie podlegają one żadnej standaryzacji wyników,

co niewątpliwie jest dużą ich wadą. Otrzymane wyniki badań nie mogą zostać

porównane z innymi, ponieważ często przeprowadzane są w innych warunkach. Nie

można ocenić, która z metod charakteryzuje się największą czułością i precyzją

oraz wybrać taką, która jest optymalna dla naszych badań i obarczona

najmniejszym błędem [2].

1.1. METODA ZREDUKOWANEGO GLUTATIONU

Glutation jest to trójpeptyd γ – glutamylocysteinyloglicyna, który występuje

w dwóch formach, zredukowanej (GSH) oraz utlenionej (GSSG) (Rys.1). Związek

ten w komórkach biologicznych występuje w postaci zredukowanej w ilości około

99 %, natomiast pozostały procent to forma utleniona oraz koniugaty [3, 4]. Synteza

zredukowanego glutationu przebiega w cytozolu, gdzie większość tego związku się

znajduje oraz, w bardzo małym stopniu, poza komórkami [5].

Rysunek 1. Wzory uproszczone glutationu: formy zredukowanej (GSH) oraz utlenionej (GSSH)

Figure 1. Simplified formulas of glutathione forms: reduced (GSH) and oxidized (GSSH)

Grupa tiolowa -SH, występująca w GSH, a dokładnie w jednostce cysteiny

powoduje jego naturalną zdolność antyutleniającą do redukcji mostków

disiarczkowych oraz eliminacji związków utleniających [6]. Możliwe jest to dzięki

temu, że w komórkach stężenie formy zredukowanej trójpeptydu jest bardzo

wysokie oraz wartość standardowego potencjału redoks jest bardzo mała i wynosi

około 240 mV [7].

GSH reaguje bezpośrednio z wolnymi rodnikami .NO,

.OH czy też H2O2

w reakcjach nieenzymatycznych [8-11]. Forma zredukowana γ –

glutamylocysteinyloglicyny dzięki odwracalnemu przyłączaniu do grup tiolowych

w białkach utrzymuje protekcję przed nieodwracalnym ich utlenieniem w

warunkach stresu oksydacyjnego, równocześnie monitorując aktywność wyżej

opisanego procesu [12]. GSH jest donorem elektronu dla enzymów glutaredoksyny

(Grx) oraz peroksydazy glutationowej, które biorą udział w redukcji nadtlenku

wodoru oraz organicznych nadtlenków (ROOH), gdzie R stanowi łańcuch węglowy

(najczęściej rozgałęziony) [13].



1.2. TEST PEROKSYDAZY GLUTATIONOWEJ

Peroksydaza glutationowa (Rys. 2) należy do enzymów wykazujących

właściwości antyoksydacyjne. Enzym ten ma masę cząsteczkową około 86 kDa,

jest tetramerem, gdzie każda domena zbudowana jest z 203 reszt aminokwasowych.

Jest ona kodowana przez gen GPX1, który znajduje się na krótkim ramieniu

chromosomu 3. Enzym ten odpowiedzialny jest za redukcję H2O2 do H2O.

Mechanizm tej reakcji opiera się na przeniesieniu elektronów z GSH na nadtlenek

wodoru. Enzym ten może powrócić do formy zredukowanej dzięki działaniu

reduktazy. Proces ten polega na przeniesieniu wodoru pochodzącego od fosforanu

dinukleotydu nikotyno – amidoadeninowego (NADPH).

Reakcja utleniania peroksydazy glutationowej:

H2O2 + 2 GSH → 2 H2O + GSSG.

Reakcja redukcji GSSG:

NADPH + H+

+ GSSG → 2 GSH + NADP+.

Obniżona aktywność enzymu może wynikać ze zbyt małego stężenia

pierwiastka śladowego jakim jest selen w organizmie, który odpowiedzialny jest za

prawidłową pracę tego enzymu [14-17].

Wyróżnia się 6 izoform peroksydazy glutationowej, w zależności od jej

występowania. 5 z 6 izoform tego enzymu jest zależne od selenu, natomiast jedna

jest niezależna od tego pierwiastka (GPx – 5). Oznacza to, że w organizmie

człowieka występuje 5 form, gdzie centrum aktywne enzymu stanowi

selenocysteina. Nazywa się je formami selenozależnymi peroksydazy glutationowej

(Se – GPx) [18]. Różnica pomiędzy izoformami zależnymi a niezależnymi od

selenu jest taka, że Se – GPx wykazują zdolność katalizowania reakcji redukowania

nadtlenków organicznych i nieorganicznych natomiast non – Se – GPx wykazują

właściwości do katalizowania wyłącznie nadtlenków o charakterze organicznym,

powstających w mechanizmie peroksydacji lipidów [19, 20]. Aktywność

peroksydaz glutationowych non - Se - GPx wykazują białka błonowe MAPEG.

Zbudowane są z trzech podjednostek (trimery) i uczestniczą w metabolizmie kwasu

arachidonowego [21].

Rysunek 2. Przykładowa struktura przestrzenna ludzkiej peroksydazy glutationowej żołądkowo – jelitowej

[22] Figure 2. The exemplary spatial structure of human gastrointestinal glutathione peroxidase [22]

1.3. TEST S – TRANSFERAZY GLUTATIONOWEJ

S – transferaza glutationowa występuje w postaci trzech form: cytozolowej,

mikrosomalnej oraz mitochondrialnej. Pierwsze dwie występują naturalnie

w organizmie człowieka. Do grupy cytozolowych enzymów GST należą

następujące klasy: alfa (GSTA1, GSTA2) (Rys. 3), mi (GSTM1, GSTM2, GSTM3,

GSTM4 oraz GSTM5), omega (GSTO1), pi (GSTP1), sigma (GSTS1), teta

(GSTT1, GSTT2) oraz zeta (GSTZ1) [23].

Rysunek 3. Struktura cytozolowej S-transferazy glutationowej GSTA1 w kompleksie z glutationem

Figure 3. The structure of cytosolic glutathione S-transferase GSTA1 in the complex with glutathione

Formy cytozolowe GST odpowiedzialne są za metabolizm ksenobiotyków,

natomiast mikrosomalne odpowiadają za metabolizm substancji endogennych.

Klasa A enzymów GSTA wykazuje właściwości antyoksydacyjne, a niektóre z nich

chronią mitochondria przed niebezpiecznymi produktami powstającymi w procesie

peroksydacji lipidów.

S – transferazy glutationowe katalizują również reakcję sprzęgania między

GST a związkami elektrofilowymi. Na rysunku 4 zamieszczono przykład reakcji

pomiędzy glutationem a ksentobiotykiem, która zachodzi pod wpływem S –

transferazy glutationowej.

Rysunek 4. Struktura przestrzenna dimeru CuZnSOD [26, 27]

Figure 4. The spatial structure of the CuZnSOD dimer [26, 27]

GST katalizuje też detoksykację produktów wysoce reaktywnych, które

powstają podczas występowanie stresu oksydacyjnego. Uczestniczy również

w usuwaniu kancerogenów, pestycydów i herbicydów [24, 25].



1.4. METODA DYSMUTAZY PONADTLENKOWEJ

Pierwszym metaloenzymem jaki został odkryty była dystmutaza

ponadtlenkowa. Wyróżniono trzy rodzaje izoform tego enzymu. Pierwszym z nich

jest dysmutaza ponadtlenkowa miedziowo – cynkowa CuZnSOD (SOD1) (Rys. 5).

Występuje ona głownie w cytozolu i jądrze komórkowym. Kontroluje ona

wydzielanie tlenku azotu(II), głównie w naczyniach krwionośnych.

Druga z izoform w centrum aktywnym posiada jon manganu(III) i nazywana

jest dysmutazą ponadtlenkową manganową, a jej skrót to MnSOD (SOD2). SOD2

występuje w macierzy mitochondrialnej i jest odpowiedzialna za rozkład RFT.

Ostatnią formą SOD jest zewnątrzkomórkowa dysmutaza ponadtlenkowa (EC

– SOD). Jest to główny enzym płynu stawowego, osocza oraz chłonki. Podobnie jak

SOD1 posiada w swoim składzie jon miedzi(II) oraz jon cynku(II). Jej głównym

zadaniem jest umożliwienie przeniknięcia tlenku azotu(II) przez ścianę naczyń.

SOD2 uważana jest za najważniejszą izoformę zwalczającą powstające

w organizmie reaktywne formy tlenu.

Rysunek 5. Struktura przestrzenna dimeru CuZnSOD [26, 27]

Figure 5. The spatial structure of the CuZnSOD dimer [26, 27]

SOD katalizuję reakcję dysmutacji rodnika O2.- do H2O2 oraz tlenu

cząsteczkowego. Poniżej przedstawiono schematy tej reakcji dla każdej izoformy

tego enzymu. W pierwszym etapie zachodzi redukcja jonów miedzi(II) do jonów

miedzi(I) w centrum katalitycznym. W drugim etapie zachodzi jednoelektronowy

proces utlenienia jonów miedzi(I) wraz z wytworzeniem nadtlenku wodoru.

W przypadku SOD1 reakcje zachodzą następująco:

SOD – Cu2+

+ O2.- → SOD – Cu

+ + O2

SOD – Cu+

+ O2.- + 2H

+ → SOD – Cu

2+ + H2O2

Po zbilansowaniu reakcji połówkowych równanie reakcji przedstawia się

następująco [28]:

4O2.-

+ 2H+ → 3O2 + H2O2

Dysmutacja rodnika ponadtlenkowego za pomocą SOD2 przebiega

podobnie jak w przypadku SOD1. Pierwszy etap to redukcja jonów manganu(III)

do jonów manganu(II) znajdujących się w centrum katalitycznym. Drugi etap to

proces utlenienia Mn(II) do Mn(III) wraz z wytworzeniem nadtlenku wodoru.

Reakcje z zastosowaniem enzymu SOD2 są następujące [29]:

Mn3+

+ O2.- → Mn

2+ + O2

Mn2+

+ O2.- + 2H

+ → Mn

3+ + H2O2

1.5. OZNACZANIA AKTYWNOŚCI KATALAZY

Katalaza to enzym posiadający w swojej budowie grupę hemową, która

zawiera centralnie położony jon żelaza(III). W wyniku reakcji z nadtlenkiem

wodoru powstaje kompleks Fe(V), który związany jest pięcioma wiązaniami

koordynacyjnymi, gdzie cztery wiązania to połączenie z azotem z grupy hem a piąte

wiązanie koordynacyjne Fe(V) tworzy z tyrozyną, która zajmuje 358 miejsce

w łańcuchu polipeptydowym białka. Odpowiada on za rozkład nadtlenku wodoru

do wody. Mechanizm ten przebiega dwuetapowo [30].

Etap I :

H2O2 + Fe(III) – CAT → 2H2O + O + Fe(V) – CAT

Etap II :

H2O2 + O = Fe(V) – CAT → Fe(III) – CAT + H2O + O2

CAT - katalaza

Pierwszy etap mechanizmu polega na reakcji nadtlenku wodoru z Fe(III) –

CAT dzięki czemu następuje redukcja H2O2 do wody oraz powstanie nowego

kompleksu żelaza(V) – CAT [31-34]. W drugim etapie związek O = Fe(V) – CAT

utlenia nadtlenek wodoru z utworzeniem wody i tlenu cząsteczkowego. Kompleks

żelaza(V) powraca do stanu początkowego, gdzie żelazo w strukturze hemowej

przyjmuje stopień utlenienia równy III [33, 35].

Katalaza jest enzymem, który w sposób skuteczny chroni organizm przed

toksycznym działaniem H2O2 w środowisku, gdzie stężenie nadtlenku wodoru jest

wyższe niż fizjologiczne, tworząc wodę i tlen. W przypadku, gdy stężenie H2O2 jest

niskie (10-9

– 10-7

M), katalaza przyjmuje funkcję aktywności peroksydazowej.

Wymaga to obecności odpowiednich donorów wodoru, pochodzących np. od

metanolu. Następuje wtedy usunięcie toksycznego nadtlenku wodoru i jednoczesne

utlenienie. Poniżej zamieszczono przykład takiej reakcji [36].

H2O2 + H2S → 2 H2O + S

1.6. TEST AKTYWNOŚCI TRANSPEPTYDAZY γ-GLUTAMYLOWEJ

Transpeptydaza γ-glutamylowa jest enzymem, który w sposób pośredni

katalizuje reakcję utlenienia zredukowanej formy glutationu. Enzym ten bierze

udział w metabolizmie ksenobiotyków oraz leukotrienu C4 oraz utrzymuje



homeostazę cysteiny i glutationu. Zatem bierze on udział w antyoksydacji

organizmu, leczeniu stanów zapalnych i detoksykacji.

Transpeptydaza γ-glutamylowa należy do glikoprotein znajdujących się we

wszystkich komórkach ludzkich oprócz miocytów, który przenosi grupę

γ-glutamylową.

Jedną z metod oznaczania aktywności przeciwutleniającej tego enzymu jest

wykorzystanie odczynnika komercyjnego Gamma-glutamylo-transferazy (Pointe

Scientific). Oznaczanie to polega na ocenieniu zdolności katalizowania reakcji

przeniesienia grupy glutamylowej z L-γ-glutamylo-3-karboksy-4-nitroanilidu na

glicyloglicynę w wyniku czego powstaje anion 5–amino–2– nitrobenzoesanowy.

W czasie trwania reakcji monitorowana absorbancja przyjmuje coraz wyższe

wartości. Pomiar rejestruje się spektrofotometrycznie przy długości fali λ = 415 nm,

spisując wartości absorpcji w określonym, stałym odstępie czasu. Za pomocą prawa

Lamberta – Beera oblicza się ilość moli powstałego fluorochromu w czasie 1 min

1 mg próbki [37].

A =

ΔAbs/min [min-1

] – zmiana absorbancji badanej próbki w czasie

Vc [ml] – objętość całkowita mieszaniny reakcyjnej

Vp [ml] – objętość próbki

ℇ [mM-1

cm-1

] – współczynnik absorbancji danego fluorochromu dla danej długości

fali i drogi optycznej równej 1 cm

L [cm] – długość drogi optycznej w danych warunkach

1.7. TEST REDUKTAZY GLUTATIONOWEJ

Reduktaza glutationowa (Gr) to enzym należący do oksydoreduktaz. Struktura

przestrzenna reduktazy glutationowej została przedstawiona na rysunku 6.

Występuje on w mitochondriach oraz cytozolu. Enzym ten ma za zadanie utrzymać

odpowiednie stężenie glutationu w komórkach. Spełnia to zadanie dzięki swoim

zdolnościom do przekształcania formy utlenionej glutationu w formę zredukowaną

[13].

Gr działa wspólnie z GPx dostarczając jej GSH w wyniku utleniania NADPH

do NADP+ [38].

Rysunek 6. Struktura przestrzenna reduktazy glutationowej [39]

Figure 6. The spatial structure of glutathione reductase [39]

Aktywność antyoksydacyjną reduktazy glutationowej oznacza się za pomocą

testu Glutathione Reductase Assay Kit firmy ABCAM. Metoda ta polega na

redukcji GSSH do GSH, który reagując z kwasem 5,5-ditio-bis-2-

nitrobenzoesowym (DTNB – odczynnik Elmanna) daje fluorescencyjny produkt

TNB (kwas tionitrobenzoesowy). Przyrost absorbancji monitoruje się

spektrofotometrycznie przy długości fali 415 nm. Aktywność GR oznacza się jako

ilość moli powstałego TNB w czasie 1 minuty przypadającą na 1g badanej próbki

[40].

1.8. METODA PEROKSYDACJI LIPIDÓW

Peroksydacja lipidów jest to utlenienie wielonienasyconych reszt kwasów

tłuszczowych zawartych w fosfolipidach. Proces ten zachodzi zgodnie

z mechanizmem wolnorodnikowym z utworzeniem nadtlenków. Jest to mechanizm

trójetapowy [41].

I etap – inicjacja

LH + O2 → L● + HOO

●

2LH + O2 → 2L● + H2O2

II etap - prolongacja

L●

+ O2 → LOO●

LOO● + LH→ LOOH + L

●

LOOH → LO● + OH

●



III etap – terminacja

L● + L

● → L – L

L● + LOO

● → LOOL

LOO● + LOO

● → LOOL + O2

Stężenie peroksydacji lipidów określa się za pomocą stężenia aldehydu

dimalonowego (MDA), który jest produktem reakcji rozkładu

hydroperoksykwasów tłuszczowych. Oznaczenie polega na reakcji MDA z TBA

(kwas tiobarbiturowy), w wyniku której powstaje barwny produkt, który oznacza

się ilościowo metodą spektrofotometryczną (Rys. 7). W metodzie tej pomiary

przeprowadzane są przy długości fali równej 532 nm [42].

Rysunek 7. Reakcja kwasu dimalonowego z kwasem tiobarbiturowym [43]

Figure 7. The reaction of dimalonic acid with thiobarbituric acid [43]

1.9. TEST LPIC

Test LPIC pozwala określić zdolność inhibicji lipidów. Z jego pomocą można

oznaczyć możliwości antyutleniające produktów, które powstają podczas

peroksydacji lipidów frakcji LDL –zawierającej cholesterol oraz kwas linolowy,

dzięki antyutleniaczom zawartym w próbce. Najczęściej stosowaną metodą do

kontrolowania reakcji utlenienia jest spektrofotometria. Reakcja monitorowana jest

przy λ = 234 nm. Podczas zmian wartości absorpcji wyróżnia się trzy etapy

zachodzącej reakcji: inicjacji, prolongacji oraz terminacji. W pierwszym etapie

badanej reakcji przeciwutleniacze zapobiegają utlenieniu kwasu linolinowego lub

wielonienasyconych kwasów tłuszczowych frakcji LDL. Trwa to do czasu

całkowitego przereagowania antyoksydantów. Następnie reakcja przechodzi do

fazy propagacji. Innymi metodami monitorowania jest chromatografia cieczowa

bądź gazowa [44].

UWAGI KOŃCOWE

W niniejszym artykule opisano wiele metod in-vivo badania właściwości

antyoksydacyjnych. Do badania właściwości przeciwutleniających stosują metody in-

vivo w układach naśladujących warunki panujące w organizmie stosuje się mikrosomy

oraz liposomy. Jest to możliwe dzięki podobieństwu tych struktur do błon

biologicznych. Często w metodach in-vivo stosuje się pomiar zahamowania utleniania

LDL poddając analizie krew zwierząt laboratoryjnych. Tego typu metoda jest też

stosowana w badaniach prowadzonych na organizmie ludzkim po doustnym podaniu

polifenoli.

Wśród metod in-vivo badania aktywności przeciwutleniającej często zdarza się tak,

że dana metoda jest stosowana w wielu wariantach pomiarowych. Różne warunki

pomiarowe sprawiają, że nie można porównać wyników badań przeprowadzonych tą

samą metodą. Nie można też wyszczególnić jednej metody in-vivo badania właściwości

antyoksydacyjnych jako najczulszej o jak najmniejszym błędzie pomiarowym.

W dalszym ciągu wiele metod pomiarowych in-vivo wymaga dopracowania pod

kątem uwzględnienia licznych czynników wpływających na wynik pomiaru. Z tego

względu uzasadnione jest prowadzenie dalszych badań nad udoskonaleniem metod in-

vivo badania potencjału przeciwutleniającego.

PODZIĘKOWANIA

Praca wspierana finansowo przez Narodowe Centrum Nauki w ramach dotacji

2015/19/N/STS/00276.


[1] R.L. Prior, H. Hoang, L. Gu, X. Wu, M. Bacchiocca, L. Howard, M. Hampsch-Woodill, D.

Huang, B. Ou, R. Jacob, Assays for hydrophilic and lipophilic antioxidant capacity (oxygen

radical absorbance capacity (ORACFL)) of plasma and other biological and food samples, J.

Sci. Food Agr., 2003, 51, 3273.

[2] A. Moure, J.M. Cruz, D. Franco, J. M. Dominguez, J. Siniero, M.J. Nunez, J.C. Parajo, Natural

antioxidants from residual sources. Food Chem., 2001, 72, 45.

[3] E. Niki, Antioxidant activity: Are we measuring it correctly? Nutrition, 2002, 18, 524.

[4] A. Meister, On the discovery of glutathione. Trends Biochem. Sci., 1988, 13, 185.

[5] A. Slivka, M.B. Spina, G. Cohen, Reduced and oxidized glutathione in human and monkey

brain, Neurosci. Lett., 1987, 74, 112.

[6] A.J. Cooper, B.S. Kristal, Multiple roles of glutathione in the central nervous system, Biol.

Chem., 1997, 378, 793.

[7] C.L. Hammond, T.K. Lee, N. Ballatori, Novel roles for glutathione in gene expression, cell

death, and membrane transport of organic solutes. J. Hepatol., 2001, 34, 946.



[8] F.Q. Schafer, G.R. Buettner, Redox environment of the cell as viewed through the redox state of

the glutathione disulfide/glutathione couple, Free Radic. Biol. Med., 2001, 30, 1191.

[9] J.S. Bains, C.A. Shaw, Neurodegenerative disorders in humans: the role of glutathione in

oxidative stress-mediated neuronal death, Brain Res., 1997, 25, 335.

[10] R.M. Clancy, D. Levartovsky, J. Leszczynska-Piziak, J.A. Yegudin, Nitric oxide reacts with

intracellular glutathioneand activates the hexose monophosphate shunt in humanneutrophils:

evidence for S-nitrosoglutathione as a bioactiveintermediary, Proc. Natl. Acad. Sci., 1994, 91,

3680.

[11] T. Koppal, J. Drake, S. Yatin, B. Jordan, S. Varadarajan, L. Bettenhausen, D. A. Butterfield,

Peroxynitrite-induced alterations in synaptosomal membrane proteins: insight into oxidative

stress in Alzheimer’s disease. J. Neurochem., 1999, 72, 310.

[12] C.C. Winterbourn, D. Metodiewa, The reaction of superoxide with reduced glutathione. Arch.

Biochem. Biophys., 1994, 314, 284.

[13] P. Klatt, S. Lamas, Regulation of protein function by S-glutathiolation in response to oxidative

and nitrosative stress, Eur. J. Biochem., 2000, 267, 4928.

[14] M. Deponte, Glutathione catalysis and the reaction mechanisms of glutathione dependent

enzymes. Biochim. Biophys. Acta, 2013, 1830, 3217.

[15] V. Ducros, A. Favier, Selenium metabolism. EMC Endocrinol, Nutr., 2004, 1, 19.

[16] Y. Mehdi, J. L. Hornick., L. Istasse, I. Dufrasne, Selenium in the environment. metabolism and

involvement in body functions. Molecules, 2013, 18, 3292.

[17] T. Wielkoszczyński, M. Zawadzki, A. Lebek-Ordon, J. Olek, I. Korzonek-Szlacheta,

Enzymatyczne układy anytyoksydacyjne – właściwości, występowanie i rola biologiczna. Diag.

Lab., 2007, 43, 283.

[18] B. Lloyd, E. Robson, I. Smith, B.E. Clayton, Blood selenium concentrations and glutathione

peroxidase activity. Arch. Dis. Childh., 1989, 64, 352.

[19] S. Herbette, P. Roeckel-Drevet, J. R. Drevet, Seleno-independent glutathione peroxidases. More

than simple antioxidant scavengers. FEBS J., 2007, 274, 2163.

[20] M. Almar, L. Otero, C. Santos, J. Gallego González, Liver glutathione content and glutathione-

dependent enzymes of two species of freshwater fish as bioindicators of chemical pollution. J.

Environ. Sci. Health., 1998, 33, 769.

[21] D. Armstrong, Free Radicals in Diagnostic Medicine: A Systems Approach to Laboratory

Technology, Clinical Correlations, and Antioxidant Therapy. Springer Science & Business

Media, 2012.

[22] M. Marí, A. Morales, A. Colell, C. García-Ruiz, J.C. Fernández-Checa, Mitochondrial

glutathione, a key survival antioxidant. Antioxid. Redox Signal., 2009, 11, 2685.

[23] http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=2F8A (dostępny w internecie

05.11.2018).

[24] A.J. Oakley, Glutathione transferases: new functions, Curr. Opin. Struct. Biol., 2005, 15, 716.

[25] V. Krajka-Kuźniak, Indukcja enzymów II fazy jako strategia chemioprewencji nowotworów i

innych schorzeń degeneracyjnych. Postępy Hig. Med. Dośw., 2007, 61, 627.

[26] E.P. Gallagher, J.L. Gardner, D.S. Barber, Several glutathione S-transferase isozymes that

protect against injury are expressed in human liver mitochondria. Biochem. Pharmacol., 2006.,

71, 1619.

[27] F. M. Faraci, S. P. Didion, Vascular protection superoxide dismutase isoforms in the vessel wall.

Arterioscler Thromb. Vasc. Biol., 2004, 24, 1367.

[28] M. Woźniak, M. Czyż, Mimetyki dysmutazy ponadtlenkowej – potencjalne zastosowania

kliniczne. Postępy Hig. Med. Dośw., 2008, 62, 613.

[29] B.H.J. Bielski, D.E. Cabelli, R.L. Arudi, A.B. Ross, Reactivity of HO2/O2- radicals in aqueous

solution, J. Phys. Chem. Ref. Data, 1985, 14, 1041.

[30] D.W. Christianson, Structural chemistry and biology of manganese metalloenzymes, Prog.

Biophys. Mol. Biol., 1997, 67, 217.

[31] D. Ścibior, H. Czeczot, Katalaza – budowa, właściwości, funkcje. Postępy Hig. Med. Dośw.,

2006, 60, 170–180.

[32] E.M. Boon, A. Downs, D. Marcey, Catalase: H2O2: H2O2 oxidoreductase, Reviews on structure

and function of catalases, In: Biomolecules at Kenyon, 1997.

[33] B. Chance, H. Sies, A. Boveris, Hydroperoxide metabolism in mammalian organs. Physiol.

Rev., 1979, 59, 527.

[34] S.G. Kalko, J.L. Gelpi, I. Fita, M. Orozco, Theoretical study of the mechanisms of substrate

recognition by catalase. J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 9665.

[35] M.E. Percy, Catalase: an old enzyme with a new role? Can. J. Biochem. Cell Biol., 1984, 62,

1006.

[36] P. Chelikani, X. Carpena, I. Fita, P. C. Loewen, An electrical potential in the access channel of

catalases enhances catalysis. J. Biol. Chem., 2003, 278, 31290.

[37] M. Sokołowska, L. Włodek, Dobre i złe strony tlenku azotu. Folia Cardiol., 2001, 8, 467.

[38] H. Zhang, H.J. Forman, J. Choi, γ-Glutamyl Transpeptidase in glutathione Biosynthesis. Meth.

Enzymol., 2005, 401, 468.

[39] M. Czarna, M. Jarmuszkiewicz, Rola mitochondriów w wytwarzaniu i usuwaniu reaktywnych

form tlenu; związek z przesyłaniem sygnałów i programowaną śmiercią komórki. Post

Biochem., 2006, 52, 145.

[40] https://commons.wikimedia.org/wiki/Molecular_and_Cellular_Biology#/media/File:Glutathione

_reductase.png. [dostępny w internecie: 05.11.2018]

[41] https://www.abcam.com/ps/products/83/ab83461/documents/ab83461%20Glutathione%20Redu

ctase%20GR%20Assay%20Kit%20Protocol%20v5%20(website).pdf [dostępny w internecie:

05.11.2018]

[42] J.M. Gutteridge, B. Halliwell, The measurement and mechanism of lipid peroxidation in

biological systems, Trends Biochem. Sci., 1990, 15, 129.

[43] G. Bartosz, Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie, Wydawnictwo Naukowe PWN,

2013.

[44] W. Grajek, Przeciwutleniacze w żywności, Warszawa, 2007.

Praca wpłynęła do Redakcji 29 marca 2019 r.


2019, 73, 7-8

INFORMACJE

540 INFORMACJE

MECENASI WIADOMOŚCI CHEMICZNYCH

Hydrolab to polska firma z ponad 20-letnim

doświadczeniem na rynku. Jesteśmy dobrze

zorganizowanym, nowocześnie zarządzanym

przedsiębiorstwem.

Produkujemy laboratoryjne demineralizatory, zaprojektowane zgodnie

z wytycznymi polskich i europejskich norm, wykorzystując najnowsze technologie

oczyszczania wody.

Jesteśmy w stanie zaplanować całą gospodarkę wodną w laboratorium, z pełną

dokumentacją kwalifikacyjną.

Hydrolab aktualnie posiada w swojej ofercie ponad sto modeli urządzeń do

oczyszczania wody.

Selwa jest firmą założoną przez dobrze znanych Państwu

ludzi, działających w branży sprzętu laboratoryjnego

i aparatury naukowo-badawczej produkowanej przez

światowych liderów.

Głównym celem firmy jest zapewnienie Państwu profesjonalnego doradztwa

w zakresie doboru aparatury, optymalizacji konfiguracji i wykorzystania dokładnie zgodnie

z Państwa potrzebami.

Nasze ponad 15-sto letnie doświadczenie w tej branży pozwala dopasować naszą ofertę

dokładnie do Państwa potrzeb.

Świadczymy również jako jedna z niewielu firm na rynku, kompletne rozwiązania

łącznie z wdrożeniem metod pod konkretne Państwa wymagania. Sprzęt przez nas sprzedany

będzie, po skończeniu wdrożenia, gotowy do pracy bez konieczności wykonywania

dodatkowych działań z Państwa strony i poświęcania Waszego cennego czasu.

Z naszymi partnerami zawarliśmy umowy na zasadach wyłączności

i uprawniające nas do sprzedaży, serwisowania a przede wszystkim wsparcia technicznego

i aplikacyjnego oferowanego sprzętu na terenie Polski.

Oferowana przez naszą firmę aparatura posiada certyfikaty zgodności CE, spełnia

warunki GLP oraz GMP i jest wytwarzana przez producentów, którzy mają wdrożone

systemy zarządzania jakością ISO 9000.

INFORMACJE 541

Profesor Bogusław Buszewski doktorem Honoris Causa

Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie

W dniu 1 czerwca 2019 roku miały

miejsce uroczystości związane

z obchodami XX-lecia istnienia

Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego

w Olsztynie. Głównym elementem tego

wydarzenia było wręczenie doktoratu

Honoris Causa panu profesorowi

Bogusławowi Buszewskiemu, wybitne-

mu chemikowi analitykowi, twórcy toruńskiej szkoły chemii analitycznej. Panu

Profesorowi serdecznie gratulujemy.

Prof. Bogusław Buszewski członkiem Europejskiej Akademii Nauk i

Sztuk Pięknych (EASA)

Prof. dr hab. Bogusław Buszewski został

członkiem Europejskiej Akademii Nauk

i Sztuk Pięknych, jednej z najbardziej

prestiżowych organizacji naukowych

i artystycznych w Europie. Warto

nadmienić, że powstała w 1990 roku

EASA zrzesza ponad 2000

najwybitniejszych naukowców i artystów,

wśród których jest aż 31 laureatów Nagrody Nobla. Do European Academy of

Sciences and Arts należy tylko kilkudziesięciu Polaków, w tym prof. Jerzy Buzek,

prof. M. Kleiber, prof. Krzysztof Penderecki, prof. Andrzej Zoll. Do znakomitego

grona dołączył w tym roku prof. B. Buszewski, któremu serdecznie gratulujemy!

542 INFORMACJE

Umowa o partnerskiej współpracy PTChem i SITPChem

W dniu 27 maja 2019 roku, w czasie

posiedzenia Prezydium PTChem odbyło się

podpisanie umowy o partnerskiej współpracy

pomiędzy PTChem a SITPchem. W siedzibie

naszego Towarzystwa, na ul Freta 16, gościli

Prezes SITPchem mgr inż. Jerzy Klimczak

oraz Sekretarz Generalny mgr inż. Stanisław

Oczkowicz. Sygnatariuszami umowy ze

strony naszego Towarzystwa byli Prezes,

prof. Izabela Nowak oraz Skarbnik, prof.

Maciej Jarosz.

Studentka Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego, członek

Polskiego Towarzystwa Chemicznego najzdolniejszą studentką

Pomorza 2019

Studentka Wydziału Chemii Uniwersytetu

Gdańskiego, członek Polskiego

Towarzystwa Chemicznego najzdolniejszą

studentką Pomorza 2019. W 45. konkursie

Czerwonej Róży na najlepszego studenta

z Pomorza zwyciężyła Agnieszka

Piotrowska-Kirschling z Uniwersytetu

Gdańskiego z imponującym dorobkiem

naukowym w zakresie chemii

i działalnością organizacyjną. W nagrodę

otrzymała m.in. samochód osobowy.

INFORMACJE 543

Sprawozdanie ze Zjazdu Wiosennego Sekcji Studenckiej Polskiego

Towarzystwa Chemicznego

Naukowy Zjazd Wiosenny Sekcji Studenckiej Polskiego Towarzystwa

Chemicznego jest ogólnopolską konferencją cykliczną, organizowaną od ponad 15

lat. Tematyka konferencji obejmuje zagadnienia ogólnochemiczne, jak również te

z pogranicza chemii i biologii, medycyny, technologii chemicznej, fizyki oraz

nanotechnologii. Tegoroczny Zjazd Wiosenny Sekcji Studenckiej Polskiego

Towarzystwa Chemicznego odbył się w dniach 10–14 kwietnia 2019 roku

w Ośrodku Wypoczynkowo-Szkoleniowym Ondraszek w Ustroniu. W Zjeździe

udział wzięło 96 uczestników, z licznych ośrodków akademickich w Polsce.

Przedstawiono 37 komunikatów ustnych oraz 33 plakaty z badań własnych oraz 22

plakaty popularnonaukowe.

Zjazd Wiosenny SSPTChem otworzył Pan dr hab. Jacek Ścianowski, prof.

UMK. Pan Profesor w wykładzie inauguracyjnym zaznajomił uczestników Zjazdu

z tematyką terpenów i ich wykorzystaniem jako “zielonych reagentów”

w syntezie pochodnych selenoorganicznych. Drugim zaproszonym wykładowcą

w panelu “Doświadczony Naukowiec” był Pan dr hab. Paweł Zagrodzki

(Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego), który był związany z Sekcją

Studencką PTChem w początkowych latach jej istnienia, zaś w latach 1988-91

pełnił funkcję Przewodniczącego Sekcji. Tematyką wykładu była biochemia

i bromatologia selenu. Wzorem dwóch ostatnich lat zaproszenie na Zjazd otrzymali

również przedstawiciele panelu wykładowego “Młody Naukowiec”, którego

prelegenci mogą pochwalić się już znaczącym dorobkiem naukowym. Pierwszy

wykład poprowadziła Pani Dr Zofia Iskierko z Uniwersytetu w Veronie, która

zaprezentowała wyniki badań dotyczących otrzymywania chemosensorów

wykorzystywanych w diagnostyce medycznej. Drugi wykład poprowadził Pan dr

Damian Nieckarz z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, który zaznajomił

uczestników Zjazdu z tematem dotyczącym samoorganizacji cząsteczek

organicznych na powierzchniach płaskich. Natomiast w sobotę Pani dr inż. Alina

Brzęczek-Szafran z Politechniki Śląskiej przedstawiła badania dotyczące ogniw

fotowoltaicznych. Od ubiegłego roku podczas Zjazdu Wiosennego SSPTChem

uczestnicy mają szansę zaznajomić również z tematyką dotyczącą przemysłu.

Tegoroczny wykład poprowadził Pan dr Marcin Kawczyński z Kronospan

Szczecinek. Pan Doktor opowiedział o ważnych aspektach pracy w przemyśle oraz

o problemach jakie pojawiają się w optymalizacji procesu produkcyjnego.

Podczas Zjazdu tradycyjnie zostali nagrodzeni uczestnicy wyróżniających się

prezentacji. Nagrody zostały przyznane zarówno przez Uczestników Zjazdu jako

Nagroda publiczności oraz przez Komitet Naukowy, w skład którego wchodzili:

544 INFORMACJE

Dr hab. Jacek Lipok, prof. UO, Dr hab. Jacek Ścianowski, prof. UMK, Dr hab.

Paweł Zagrodzki oraz Dr Zofia Iskierko.

Uczestnicy Zjazdu przyznali nagrodę publiczności w kategorii prezentacja

ustna oraz plakat. W pierwszej kategorii nagrodę otrzymał Andrzej J. Kałka

z Uniwersytetu Jagiellońskiego, który zaprezentował temat dotyczący kompensacji

efektów temperaturowych w spektroskopii UV-Vis. W kategorii plakat nagrodę

otrzymał Jakub Piątkowski, którego poster dotyczył metod usuwania

zanieczyszczeń rutenem w syntezie organicznej.

Decyzją Komitetu Naukowego Zjazdu w kategorii komunikat ustny studia

I stopnia, z uwagi na wysoki poziom prezentowanych badań, nagrodę otrzymało

dwóch studentów Politechniki Łódzkiej - Maciej Durajski, przedstawiający

możliwości wykorzystania peptydomimetyków w diagnozie reumatoidalnego

zapalenia stawów, oraz Jakub Józiewicz, który zaprezentował badania dotyczące

wpływu współczynnika załamania światła na pomiary absorbancji w spektroskopii

UV-Vis. Wyróżnionym studentem studiów II stopnia został Natan Rychłowicz

z Wojskowej Akademii Technicznej, którego badania dotyczyły syntezy wybranych

chiralnych naftoesanów o właściwościach ferro- i antyferro-elektrycznych. Komitet

Naukowy przyznał również nagrodę za najlepszą prezentację ustną zaprezentowaną

podczas Zjazdu. Nagrodę w wysokości 150 EURO, ufundowaną przez firmę

EVONIK, otrzymał Andrzej J. Kałka, nagrodzony również nagrodą publiczności.

W kategorii plakat popularnonaukowy nagrodzona została Natalia Pietras

z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Tematem prezentowanej

pracy były borofosfoniany klatkowe jako analogi silseskwioksanów. Natomiast

w kategorii plakat z badań własnych zostały przyznane dwie nagrody - dla studentki

studiów I stopnia Karoliny Gąsior z Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, która

przedstawiła badania dotyczące oceny przydatności funkcjonału gęstości 153LYP

w przewidywaniu anharmoniczności wybranych cząsteczek diatomowych, oraz dla

studentki studiów II stopnia Joanny Klary z Uniwersytetu Jagiellońskiego za pracę

na temat badanie wpływu kwasu 2-hydroksyoleinowego na organizację

molekularną wieloskładnikowych monowarstw i dwuwarstw lipidowych.

Podczas Zjazdu została przyznana również nagroda ufundowana przez

czasopismo “Chemia Przemysłowa”. Otrzymał ją Andrii Aleksieiev z Politechniki

Łódzkiej za temat dotyczący właściwości poli(kwasu mlekowego).

Zjazd Wiosenny nie odbyłby się bez pomocy przyjaciół SSPTChem.

Partnerami byli: Studenckie Koło Naukowe Chemików Politechniki Śląskiej,

EVONIK oraz European Young Chemists’ Network. Patronat Honorowy nad

Zjazdem objęli: JM Rektor Uniwersytetu Śląskiego Prof. dr hab. Andrzej

Kowalczyk, Polskie Towarzystwo Chemiczne oraz Burmistrz Miasta Ustroń

Ireneusz Szarzec.

INFORMACJE 545

Ponadto Patronat nad Zjazdem objęli: Dziekan Wydziału Farmaceutycznego

ŚUM Prof. dr hab. n. med. Krystyna Olczyk, Oddział Katowicki Polskiego

Towarzystwa Chemicznego, Oddział Gliwicki Polskiego Towarzystwa

Chemicznego. Patronat Medialny nad Zjazdem objęli: Laboratorium - Przegląd

Ogólnopolski, Chemia Przemysłowa, Kierunekchemia.pl, Wiadomości chemiczne.

Ogromne słowa podziękowań kierujemy również do grona Sponsorów:

Kancelaria prawna LDS Łazewski Depo i Wspólnicy oraz Wydział Chemii

Uniwersytetu Warszawskiego, HYDRLOLAB Sp. z.o.o. Sp.k., Oficyna Edukacyjna

* Krzysztof Pazdro Sp. z.o.o., Synthos S.A., Kronospan Szczecinek, SHIM-POL

A.M. Borzymowski ABLE & E-Jasco Polska Sp. z o.o., LaQ, Oddział Gliwicki

Polskiego Towarzystwa Chemicznego, Wydawnictwo Naukowe PWN, TriMen

Chemicals S.A.

Dziękujemy uczestnikom za przybycie na Zjazd Wiosenny SSPTChem 2019

w Ustroniu i do zobaczenia na Zjeździe Zimowym 2019! Więcej informacji na

temat Zjazdu można znaleźć na stronie internetowej Sekcji Studenckiej Polskiego

Towarzystwa Chemicznego (http://ssptchem.pl)

Nikola Fajkis

Tomasz Kostrzewa

546 INFORMACJE

Zmarł prof. dr hab. Roman Kaliszan

Z wielkim żalem zawiadamiamy, że 9 maja

br. zmarł prof. dr hab. Roman Kaliszan rektor

Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego

w latach 2005-2008, prorektor ds. nauki

GUMed w latach 1999-2005, wieloletni

kierownik Katedry i Zakładu Biofarmacji

i Farmakodynamiki, laureat wielu nagród

m.in. Nagrody Fundacji na rzecz Nauki

Polskiej i Nagrody Naukowej im. Jana

Heweliusza, Ministra Zdrowia, Prezesa Rady

Ministrów RP. Członek rzeczywisty Polskiej Akademii Nauk, członek czynny

Polskiej Akademii Umiejętności. W 2012 r. otrzymał tytuł doktora honoris causa

Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu. Odznaczony

Krzyżem Komandorskim Orderu Odrodzenia Polski (2011 r.) i Krzyżem

Oficerskim Orderu Odrodzenia Polski (2002 r.).

Zmarł prof. dr hab. Andrzej Machocki

W dniu 18 maja 2019 r. zmarł

emerytowany pracownik Wydziału

Chemii Uniwersytetu Marii Curie-

Skłodowskiej, prof. dr hab.

Andrzej Machocki, wieloletni

członek Polskiego Towarzystwa

Chemicznego i Polskiego Klubu

Katalizy.

REGULAMIN I INFORMACJE DLA AUTORÓW PUBLIKUJĄCYCH W CZASOPIŚMIE „WIADOMOŚCI CHEMICZNE”

1. Informacje ogólne „Wiadomości Chemiczne” są recenzowanym czasopismem naukowym Polskiego Towarzystwa

Chemicznego, które publikuje przede wszystkim artykuły przeglądowe. Ponadto publikowane są tutaj inne

wartościowe materiały o charakterze edukacyjno-informacyjnym takie jak: artykuły oparte na pracach

doktorskich lub habilitacyjnych, które zostały wyróżnione przez Rady Wydziałów, przed którymi toczyły się

odpowiednie procesy; materiały informacyjne na temat uczonych oraz jednostek naukowych/firm

chemicznych lub pokrewnych chemii; materiały o aktualnych osiągnięciach w szeroko pojętych naukach

chemicznych. Dodatkowa ofertę Wydawnictwa stanowi seria, „Biblioteka Wiadomości Chemicznych”, gdzie

publikowane są dłuższe artykuły przeglądowe lub monografie poświęcone ważnym i aktualnym problemom

współczesnej chemii. Autorzy, którzy chcieliby takie prace napisać, powinni wcześniej skontaktować się

z Redakcja, a następnie przesłać wstępnie przygotowana publikacje (redagowana na wzór artykułów w

czasopiśmie „Wiadomości Chemicznych”) lub informacje na temat przygotowywanej pracy – tytuł

przygotowywanej publikacji, przybliżoną liczbę stron, tabel, rysunków. W chwili obecnej Redakcja nie

posiada środków na finansowanie prac w serii „Biblioteka Wiadomości Chemicznych”. W zależności od

sytuacji finansowej Wydawnictwa, Redakcja zastrzega sobie prawo negocjacji kosztów druku z autorami lub

Instytucjami zlecającymi druk. „Wiadomości Chemiczne” wydawane są zarówno w wersji drukowanej jak i elektronicznej. Wersja

elektroniczna udostępniana jest bezpłatnie w Internecie. Czasopismo jest indeksowane/abstraktowane w kilku bazach danych: Chemical Abstracts, Polska

Bibliografia Naukowa, BazTech, Polska Bibliografia Lekarska, Index Copernicus, Baza ARIANTA.

2. Informacje dla autorów na temat wymagań i zasad publikowania prac

• Prace nie były wcześniej publikowane, ani nie są złożone w redakcji innego czasopisma. • Autorzy prac stosują się do wymagań praw autorskich tzn. w przypadku zamieszczania rysunków,

tabel itp., pochodzących z opracowań opublikowanych w innych czasopismach lub publikacjach

zwartych, posiadają pisemną zgodę na ich przedruk. • Opublikowana raz praca bez zgody Redakcji, nie może być wydawana gdzie indziej. • Autorzy przysyłający prace po raz pierwszy powinni podać swój numer telefonu oraz adresy poczty

tradycyjnej i elektronicznej. Jest to niezbędny warunek sprawnego przebiegu opracowania

redakcyjnego tekstu. • Autorzy zobowiązani są do wykonania korekty tekstu. W pracach przyjętych do druku Redakcja ma

prawo dokonywania niezbędnej korekty.

• Jeżeli autorzy nie zastrzegą inaczej w momencie zgłoszenia pracy, wydawca nabywa ogólnych praw

autorskich do wydrukowanych prac (w tym prawo wydawania na nośnikach elektronicznych oraz

w Internecie). Tytułem powyższego wykorzystania utworów autorom nie są wypłacane honoraria. • Wszystkie nadsyłane prace są poddawane wstępnej ocenie, która określa czy odpowiadają randze

i profilowi „Wiadomości Chemicznych” oraz czy zostały przygotowane zgodnie z formalnymi

wymogami MNiSW oraz Redakcji. • Po uzyskaniu pozytywnej wstępnej oceny wszystkie prace są recenzowane przez co najmniej dwóch

niezależnych recenzentów, zgodnie ze wskazówkami zawartymi w broszurze informacyjnej

Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, http://www.nauka.gov.pl/fileadmin/-

user_upload/ministerstwo/Publikacje/20110216_MNISW_broszura_210x210.pdf.

• O przyjęciu pracy do druku decyduje Komitet Redakcyjny. • Prace, które Komitet Redakcyjny na podstawie uzyskanych recenzji stwierdził, że nie należy przyjąć

do druku w czasopiśmie, po uwzględnieniu sugestii recenzentów mogą być powtórnie przesłane do

czasopisma. W takim przypadku praca traktowana jest jako nowy tekst i ponownie przechodzi pełną

procedurę recenzowania. • Ponadto Komitet Redakcyjny informuje, że tzw. „ghostwiting” (ktoś wniósł znaczący wkład

w powstanie publikacji, a nie został przedstawiony jako współautor lub też nie został wymieniony w

podziękowaniu zamieszczonym w publikacji) lub „guest authorship” (udział autora jest znikomy lub

też w ogóle nie miał miejsca, a mimo to jest współautorem publikacji) są przejawem nierzetelności

naukowej. Wszelkie prze-jawy nierzetelności naukowej, łamania i naruszania zasad etyki

obowiązującej w nauce będą ujawniane, włącznie z powiadomieniem jednostek zatrudniających

autorów.

• Autorzy mają prawo do zaproponowania co najmniej trzech niezależnych recenzentów, jednak

ostatecznego wyboru anonimowych recenzentów dokonuje Redakcja.

3. Koszty Autorzy czasami mogą ponosić częściowe koszty wydania swoich artykułów. Tak jest w przypadku tzw.

stron nadliczbowych tj. powyżej 25 stron. Za każdą rozpoczętą nadliczbową stronę jest naliczana opłata

w wysokości około 50 zł. Najczęściej kwota ta pokrywana jest z funduszy pozyskiwanych przez Autorów lub

przez Wydziały które wspomagają wydawanie „Wiadomości Chemicznych”. Niezależnie od rodzaju pracy

opłata pobierana jest również za strony drukowane w kolorze (zgodnie z faktycznym kosztem druku).

Redakcja zastrzega sobie możliwość zmiany wysokości opłat, w zależności od wielkości dofinansowania

z MNiSW oraz wypracowanych środków własnych. Faktura wystawiana jest po ukazaniu się pracy.

W przypadku prac w serii „Biblioteka Wiadomości Chemicznych”, Redakcja nie posiada środków na

finansowanie i zastrzega sobie prawo negocjacji kosztów druku z autorami lub Instytucjami zlecającymi druk. 4. Informacje szczegółowe dotyczące przygotowania maszynopisu do druku

4.1. Wymagania merytoryczne Tekst należy napisać zwięźle, prostym stylem, według zasad pisowni polskiej, z zachowaniem poprawnego

i obowiązującego nazewnictwa fachowego. Nie należy zamieszczać nadmiaru szczegółów odsyłając

Czytelnika do piśmiennictwa oryginalnego, które to powinno uwzględniać najnowsze informacje, dotyczące

napisanej pracy. Literaturę należy cytować ze źródeł oryginalnych. 4.2. Wymagania techniczne składu tekstu • W przypadku prac współfinansowanych przez autorów, liczba stron oraz forma kolorystyczna

manuskryptu nie jest ograniczona (wymagane jest wcześniejsze uzgodnienie z Redakcją).

• Maszynopisy prac autorów którzy nie chcą ponosić dodatkowych kosztów, nie powinny przekraczać 25

stron całej pracy (po wydruku w czasopiśmie) oraz drukowane będą w wersji czarno białej.

• Główny tekst nadsyłanych prac powinien być napisany w edytorze Word, czcionką Times New Roman,

12p z zachowaniem interlinii 1,5 oraz z 5 cm marginesem z prawej strony. Przy podziale tekstu należy

stosować numerację cyfrową wielorzędową. Numerujemy tylko tytuły rozdziałów, nie numerujemy

działów: Abstract, Wykaz stosowanych skrótów, Wprowadzenie, Uwagi końcowe, Podziękowanie,

Piśmiennictwo cytowane. Jednolity sposób numeracji konsekwentnie stosuje się wewnątrz tekstu

(w całym tekście tj. zarówno przy numerowaniu rozdziałów, przy przytaczaniu piśmiennictwa

cytowanego oraz odwoływaniu się do tabel rysunków itp., nie należy stosować odsyłaczy

hipertekstowych). • Tekst powinien być napisany poprawnym językiem, wszystkie skróty muszą być wyjaśnione,

oznaczenia i jednostki miar należy podawać według układu SI, pozycje cytowanej literatury należy

oznaczać numerami umieszczonymi w nawiasach kwadratowych, w kolejności cytowania wg wzorów

[1, 5, 7] (dla prac 1, 5 i 7) lub [1-5, 7] (dla prac od 1 do 5 oraz pracy 7). • Jeśli w artykułach znajdują się przedruki rysunków, czy innych elementów prac cudzych, w opisach

(polskich i angielskich) należy zamieścić stosowną informację.

• Zaleca się umieszczać w tekście pracy rysunki, tabele oraz podpisy (jeśli są przygotowane w edytorze

Word), jednak w przypadku plików o bardzo dużych rozmiarach należy zaznaczyć miejsca na ich

umieszczenie (zob. Pliki jakie należy przekazać do Redakcji).

• Pierwsza strona pracy powinna zawierać kolejno: – tytuł pracy w języku polskim (Times New Roman, 14 p, pogrubiony, WERSALIKI), i angielskim

(Times New Roman, 14 p, WERSALIKI),

– pełne imię i nazwisko autora (autorów) pracy (Times New Roman, 15p, pogrubione), – pełne nazwy ośrodków przypisane do autorów pracy (wraz z adresem ośrodka i adresem e-mail autora

korespondującego (Times New Roman, 10,5, kursywa),

– spis treści pracy z zastosowaniem następującego podziału: Abstract Wykaz stosowanych symboli i oznaczeń

Wprowadzenie 1. Tytul rozdziału 1.1. Tytuł podrozdziału itp.

Uwagi końcowe Podziękowanie Piśmiennictwo cytowane

• Kolejne strony pracy powinny zawierać: – notki o autorach pracy wraz z tytułami naukowymi (można dołączyć osobno pliki z fotografiami

autorów (zob. Pliki jakie należy przekazać do Redakcji),

– obszerne streszczenie pracy w języku angielskim (od 1800 do 2700 znaków ze spacjami)

z uwzględnieniem cytowanego piśmiennictwa oraz odsyłaczami do tabel, rysunków zamieszczonych

w tekście (Rys. 1, Tab. 1-2, Schemat 1) oraz słowa kluczowe – nie więcej niż 6, uzyskane najlepiej

z bazy haseł przedmiotowych podawane w języku angielskim i polskim, – wykaz stosowanych skrótów – w przypadku niewielkiej liczby skrótów lub akronimów nie jest

konieczne zamieszczanie tej pozycji, wówczas, skróty wyjaśniamy w tekście przy pierwszym

użyciu. Angielskie skróty należy podać i wyjaśnić wg poniżej podanego wzoru lub w oparciu o inne

prace zamieszczone w „Wiadomościach Chemicznych”. Przykład: dla skrótu SSRI – selektywne

inhibitory zwrotnego wychwytu serotoniny (ang. Selective Serotonin Reuptake Inhibitor), – dalszy tekst pracy zgodny z podawanym wcześniej spisem treści.

• Tabele, rysunki, fotografie Tabele i rysunki powinny być zamieszczone w przesyłanym tekście oraz dodatkowo (po

zatwierdzeniu pracy do druku, na etapie przygotowywania szczotki) dołączone w postaci osobnych

plików zapisanych w formacie pdf , doc, jpg, tiff. Tabele i rysunki powinny być przejrzyste, zawierać informacje niezbędne do zrozumienia treści, bez

konieczności poszukiwania objaśnień w tekście pracy, należy je numerować cyframi arabskimi oraz

podać tytuł (polski/angielski, nad tabelą, pod rysunkiem, Times New Roman, 10 p). Wszystkie fotografie – należy przesłać w postaci plików zapisanych w formacie tif, jpg lub podobnym,

każdą zapisać w oddzielnym pliku o rozdzielczości co najmniej 300 dpi. • Piśmiennictwo cytowane

Piśmiennictwo należy zestawić numerycznie według kolejności cytowania w tekście, należy cytować

wyłącznie pozycje istotne dla treści pracy w sposób precyzyjny. W przypadku artykułów z czasopism tradycyjnych, opis powinien zawierać kolejno następujące

elementy: inicjały imion i nazwisko autora (autorów), skrót tytułu czasopisma zgodny z przyjętymi

normami, rok wydania, numer wolumenu zaznaczony pogrubioną czcionką, numer pierwszej strony

cytowanej pracy, np.

[1] J. Kowalski, Wiad.Chem., 2007, 61, 473. [2] W. Kowalski, A. Nowak, Przem. Spoż. 2010, 51, 3. W przypadku książek najprostszy opis powinien zawierać: inicjały imion i nazwisko autora (autorów),

tytuł książki, nazwę wydawcy, miejsce wydania, rok wydania, np.

[1] J. Malinowski, Tytuł książki, PWN, Warszawa, 2004. [2] W. Kowalski, Tytuł książki, Volumed, Wrocław, 1999 W przypadku zasobów Internetowych najprostszy opis powinien zawierać: inicjały imion i nazwisko

autora (autorów), tytuł (artykułu) dokumentu online, [dostęp], wydawca, [data dostępu]. Warunki

dostępu, np. [7] J. Kowalski, Tytuł artykułu. [online], wydawca, [dostęp: 2010-05-20]. Dostępny

w Internecie: http://www...........

4.3. Materiały jakie należy przygotować w celu przesłania pracy do Redakcji Przed podjęciem decyzji o zakwalifikowaniu pracy do druku w celu oceny merytorycznej należy

przesłać jeden plik kompletnej pracy zredagowany zgodnie z wymaganiami Redakcji. Po uzyskaniu pozytywnej recenzji i po ustosunkowaniu się do uwag Recenzenta oraz Redakcji należy

przesłać ostateczną wersję pracy w następującej postaci:

• 1 plik tekstu zredagowany zgodnie z wymaganiami Redakcji; • 1 plik zawierający krótkie notki biograficzne o autorach nadesłanej pracy (każda notka do 150

wyrazów powinna zawierać: tytuł naukowy, miejsce pracy oraz inne ważne informacje o autorze);

• pliki zawierające zdjęcia portretowe autorów, w nazwie powinny wskazywać autora, którego zdjęcie

dotyczy (dobrowolne, przesłanie plików jest jednoznaczne ze zgoda na jego opublikowanie);

• 1 plik zawierający: stronę tytułową, streszczenie (abstrakt), słowa kluczowe, podpisy pod rysunki,

tabele, schematy (wszystko w obu wersjach językowych); jeśli zachodzi potrzeba to również

oddzielne pliki z rysunkami, schematami, tabelami (zob. Tabele, rysunki, fotografie). Prace nie odpowiadające wyżej wymienionym wymaganiom nie będą przyjmowane do druku. Redakcja

zastrzega sobie prawo dokonywania poprawek stylistycznych i skrótów. Autorzy są zobowiązani do

wykonania korekty artykułu i jego zwrotu do Redakcji w ciągu kilku dni od otrzymania. Na etapie przygotowania szczotki, w przypadku przesyłania prac z kolorowymi stronami prosimy

o zaznaczenie stron, które w formie druku mają być kolorowe Brak tej czynność będzie skutkował czarno-

białym wydrukiem wersji papierowej. W przypadku zmian w wersji drukowanej kolorowych rysunków na

czarno-białe, prosimy o przesłanie dostosowanych do tego celu rysunków.

Prace prosimy przesyłać pocztą elektroniczną na adres: [email protected], zaś dokumenty

wymagające podpisów autorów (np. list intencyjny, oświadczenia autorów, kopie zgody na przedruk

potwierdzone za zgodność z oryginałem) pocztą tradycyjną na adres Redakcji.

Redakcja „Wiadomości Chemicznych”

2019, 73, 7-8

SPIS TREŚCI

Lucjan SOBCZYK: Wspomnienia dedykowane Profesorowi Aleksandrowi Kollowi

z okazji 80. Rocznicy urodzin …………………………………………………. 439

Konrad GZIUT, Agnieszka KOWALCZYK: Fotopolimeryzacja (met)akrylanów w masie … 443

Katarzyna KURPET, Grażyna CHWATKO: Nowe substancje psychoaktywne – katynon

i jego pochodne ……………………………………………………………….. 461

Maria PALUCH: Właściwości i struktura wody na granicach międzyfazowych ………… 491

Claudia MUSIAŁ, Renata ZAUCHA, Alicja KUBAN-JANKOWSKA, Anna KAMM, Magdalena

GÓRSKA-PONIKOWSKA: Biologia i chemia nowotworu płuca ………………..... 505

Jacek MALINOWSKI, Joanna DRZEŻDŻON, Lech CHMURZYŃSKI, Dagmara JACEWICZ:

Metody in-vivo badania właściwości antyoksydacyjnych związków komplekso-

wych ……………………………………………………………………………. 523

Informacje ……………………………………………………………………………….. 539

W NASTĘPNYM ZESZYCIE UKAŻĄ SIĘ:

Claudia MUSIAŁ, Wojciech SAWCZUK, Barbara GAWDZIK, Alicja KUBAN-JANKOWSKA, Paulina

PRZYCHODZEŃ, Magdalena GÓRSKA-PONIKOWSKA: Witamina C w medycynie

i kosmetologii

Jacek MALINOWSKI, Joanna DRZEŻDŻON, Lech CHMURZYŃSKI, Dagmara JACEWICZ: Oznaczanie

aktywności przeciwutleniającej metodami in-vitro

WICHAP 73 (7-8) (2019) Indeks 38111

7 - 8znani i cenieni naukowcy, a w szczególności p. wolschann, a. karpfen i g. koehler. profesor...

Documents