informacje



Pokazywanie postów oznaczonych etykietą chemia i życie. Pokaż wszystkie posty
Pokazywanie postów oznaczonych etykietą chemia i życie. Pokaż wszystkie posty

środa, 1 lutego 2017

Witamina lewa i prawa

Na temat witaminy C krąży bardzo wiele mitów i przekłamań. A ponieważ mają one w dużym stopniu oparcie w chemii, warto jest je tutaj szczegółowo rozjaśnić. Czy zatem może być tak, że witamina może być prawa i lewa?  Może i to w dodatku na bardzo różne sposoby.


Kwas askorbinowy to związek szczególny. Jest kofaktorem regulującym działanie wielu enzymów. Pomaga przy produkcji kolagenu, wpływając na stan naczyń krwionośnych i skóry. Jest ważnym przeciwutleniaczem neutralizującym wolne rodniki. A przy tym jest substancją jakiej nasz organizm nie może sam wytwarzać, co zresztą stanowi wśród zwierząt wyjątek. Takie na przykład szczury same go sobie wytwarzają i nigdy nie doznają niedoboru.
Jego brak wywołuje przykre i na dłuższą metę śmiertelne choroby, jak choćby szkorbut, nazywany też obrazowo gnilcem, co zanim poznano jego rolę w żywieniu stanowiło częstą przyczyną zgonów marynarzy, pozbawionych dostępu do świeżej żywności. Nic więc dziwnego, że witamina C została nazwana kwasem a-skorbinowym, to jest antyszkorbutowym.

Człowiek wynalazł kilka prostych sposobów jego syntezy tak, aby otrzymać cząsteczkę o budowie takiej samej jak naturalna. Zwykle surowcem jest cukier glukoza, która zostaje zredukowana wodorem, poddana fermentacji przez bakterie octowe, selektywnie utleniona i odwodniona. W ten sposób, bądź metodami z większym udziałem bakterii, produkuje się ją w ilościach niemal przemysłowych i zużywa głownie jako przeciwutleniacz w żywności, środek zapobiegający brązowieniu mrożonek czy ulepszacz do pieczywa.

Zasadniczo dobrze zbilansowana dieta powinna dostarczać go nam wręcz w nadmiarze, jednak niektórzy wolą go sobie dodatkowo uzupełniać w większych dawkach. I często wpadają w pułapkę marketingu. Specjaliści od suplementów mówią im "Nie kupujcie pigułek w aptece bo w ogóle nie działają, bierzcie wyciąg z X albo tabletki dla których specjalnie potwierdzono że to jest ten właściwy, przypadkiem mamy je w ofercie. Bierz tylko nasze".
Czemu tabletkowa witamina ma nie działać? Bo "prawdziwa" i naturalna jest ta lewoskrętna, więc jeśli na opakowaniu nie zostanie wprost to napisane, to niechybnie tabletki zawierają tą nieczynną prawoskrętną.

Każdy kto ma trochę większe pojęcie o chemii, wie jak zbudowana jest cząsteczka witaminy C i wie o co chodzi z tą skrętnością, czy lewością, uśmieje się słysząc takie rzeczy. Ale niestety przeciętny konsument nie wie. Więc ja mu rzecz krótko wyjaśnię

Asymetria
Asymetria to własność obiektu, która powoduje, że obracając go w przestrzeni, odbijając w wyimaginowanym "lustrze kształtów" czy przekształcając przez punkt nie otrzymamy identycznie wyglądającej bryły. No chyba, że obrócimy go o 360 stopni czy powtórzymy odbicia dwa razy, ale to tak jakbyśmy go z miejsca nie ruszali.
Chemicy już dawno odkryli, że cząsteczki związków chemicznych, będące ułożonymi w przestrzeniami skupiskami atomów, mogą bądź posiadać jakąś symetrię, bądź nie posiadać żadnej, i to właśnie te ostatnie okazały się najciekawsze. Jeśli cząsteczka związku jest asymetryczna, to bardzo często możliwe jest, że mogą istnieć jej dwie formy, podobne do siebie jak lustrzane odbicia ale nie nakładające się na siebie.
Obiektami o takich własnościach z jakimi często mamy do czynienia, są nasze ręce - jedna dłoń jest lustrzanie podobna do drugiej, ale jedna nie nałoży się na kształt drugiej, bo kciuki odchylają się w różne strony. Jeśli złożymy dłonie jak do modlitwy sytuacja będzie podobna, bo w różne strony będą zwrócone ich grzbiety. Z tego powodu matematycy bryły o takich właściwościach, a więc posiadające lustrzanie podobne formy "lewą" i "prawą" jak dłonie, nazwali chiralnymi, od greckiego "chira" to jest ręka. (a wróżenie z dłoni to chiromancja).

Jeśli cząsteczka związku chemicznego nie będzie posiadała elementów symetrii, takich jak środek symetrii, płaszczyzna czy osie inwersyjne, to także i dla niej możliwe będzie dla niej istnienie w dwóch formach, nazywanych izomerami optycznymi. Zazwyczaj dotyczy to związków organicznych, w których atom węgla tworzy cztery wiązania ułożone nie płasko, i wystarczy aby w którymkolwiek z węgli cząsteczki zdarzyło się, że do każdego wiązania będzie przyczepione coś innego.




Aby ten fakt opisać i jakoś odróżniać poza tym we wszystkim identyczne izomery, chemicy stworzyli szereg systemów klasyfikujących

R czy S?
Ten sposób klasyfikacji opiera się na rzeczywistej budowie związku. Aby sprawdzić jaka jest jego konfiguracja, sprowadzamy go do tego właśnie interesującego nas węgla, mającego cztery różne podstawniki, nazywanego asymetrycznym. Podstawnikom tym nadajemy pewne rangi, zależne od stopnia rozbudowania, całkowitej masy atomowej czy obecności cięższych atomów. No i otóż, jeśli ustawimy naszą cząsteczkę tak, że podstawnik najniższej rangi znajdzie się z tyłu, a trzy pozostałe będą skierowane w naszą stronę, to gdy przechodząc od podstawnika ważniejszego do mniej ważnych wykonujemy obrót w prawo, konfiguracja dla tego węgla wynosi R a gdy w lewo wynosi S.
Ten sposób klasyfikacji jest bardzo ścisły, po samej nazwie możemy ustalić jak przestrzennie są poustawiane grupy wokół tego atomu.

W jednej cząsteczce może być zawartych wiele takich atomów, ponieważ zaś każdy ma dwie możliwe konfiguracje, możliwych staje się wiele izomerów. Przykładowo glukoza ma cztery takie atomy o konfiguracji 2R,3S,4R,5R, będąc jednym z 16 możliwych izomerów aldoheksozy. Symetria takich cząsteczek jest bardziej skomplikowana i niekoniecznie chiralna, przykładowo związki w odmianie mezo zawierają asymetryczne atomy węgla ale o przeciwnej konfiguracji, co powoduje że cała cząsteczka nabiera symetrii i nie jest czynna optycznie.

D czy L?
Klasyfikacja D/L jest używana właściwie tylko do cukrów, polialkoholi i aminokwasów, także dla witaminy C. Jest to klasyfikacja względna, w której przypisanie związku do danej kategorii odbywa się poprzez porównanie konfiguracji z pewnym wzorcem.
Tą cząsteczką wzorcową był naturalnie występujący aldehyd glicerynowy, uznany z najprostszy przypadek, składał się bowiem z trzech węgli z czym jeden tylko był asymetryczny. Klasyfikacja odbywa się następująco - ustawiamy naszą cząsteczkę aby łańcuch węglowy był ustawiony pionowo, grupa aldehydowa lub ketonowa znalazła się na górze, a grupy boczne sterczały na boki, będąc zwrócone lekko w naszą stronę (co rysuje się w ten sposób, że ich wiązania wyglądają jak czarne trójkąty):
Jeśli w takim ustawieniu grupa -OH znajdzie się po prawej, to cząsteczkę zaliczymy do szeregu D a jeśli po lewej to do szeregu L. Jeśli nasza cząsteczka zawiera więcej węgli asymetrycznych, wtedy bierzemy pod uwagę tylko ten ostatni na dole.

Jak widzicie jest to klasyfikacja bardzo arbitralna.


+ czy -?
Ostatni sposób klasyfikacji nie jest wprost związany z budową cząsteczki, a bardziej z tym jak oddziałuje ze światłem. Otóż izomery geometryczne związków wpływają na światło spolaryzowane. Jeśli przez fiolkę ze związkiem przepuścimy światło spolaryzowane przy pomocy polaryzatora ustawionego w określonym kierunku, to po przejściu przez związek kierunek polaryzacji światła trochę się przekręci. Poznajemy to po tym, że ustawiając za fiolką drugi polaryzator widzimy że część światła z fiolki jest zatrzymywana i aby uzyskać pełną przepuszczalność, musimy drugi polaryzator trochę obrócić.
Obejrzyjcie świetną demonstrację tego zjawiska dla dwóch izomerów karwonu:


.
I teraz najważniejsze. Uznano, że jeśli płaszczyzna polaryzacji obróciła się w prawo, to mówimy o związku że jest prawoskrętny i przypisujemy mu znaczek plus (+) a jeśli w lewo to jest lewoskrętny i przypisujemy mu znaczek minus (-). Dwa izomery optyczne tej samej substancji skręcają światło spolaryzowane o taki sam kąt w przeciwne strony, dlatego zawsze jeden jest (+) a drugi (-). Ich mieszanina pół na pół jest nieaktywna bo przeciwne oddziaływania się znoszą.
Przy czym nie koniecznie znak skręcalności powiązany jest z konfiguracją R/S czy D/L. Wprawdzie dany określony izomer geometryczny ma zawsze dany określony znak skręcalności, ale różne związki o konfiguracji D czy R mogą skręcać światło spolaryzowane w różne strony. Na przykład D-glukoza jest prawoskrętna a D-fruktoza lewoskrętna.

A jaka jest witamina?
Kwas askorbinowy zawiera dwa węgle asymetryczne, w związku z czym możliwe są dla niego cztery izomery; kwas (R,S)-L-askorbinowy, (S,R)-D-askorbinowy; (S,S)-L-izoaskorbinowy i (R,R)-D-izoaskorbinowy

Aktywność biologiczną witaminy ma tylko jeden z nich, występujący naturalnie kwas (R,S) L-askorbinowy. Pozostałe nie mogą być nazywane witaminami, choć są podobnymi do niej przeciwutleniaczami..
A jak wygląda czynność optyczna? Otóż będący witaminą C naturalny kwas L-askorbinowy jest prawoskrętny. Czyli ma znaczek (+).

Zatem specjaliści od wciskania ludziom suplementów, którzy twierdzą, że witamina C powinna być lewoskrętna, pewnie pomylili się widząc znaczek L mówiący o względnej konfiguracji związku. Który to mówi nam jedynie, że jeśli zapiszemy cząsteczkę związku w określony sposób to grupa -OH na ostatnim węglu asymetrycznym będzie po lewej stronie rysunku, a to nie ma nic do skrętności.


...bo jak nie napisali L to na pewno jest D
Gdy świat alternatywnej medycyny pojął wreszcie istnienie dwóch odmian kwasu askorbinowego, zaczął przekonywać, że z pewnością absolutnie ta tabletkowa witamina, to jest właśnie ta nienaturalna D. Ze jeśli nie napiszą "kwas L-askorbinowy" to znaczy, że to musi być ten drugi. Ci którzy się na to nabierają zamawiają w hurtowniach wielkie wory kwasu L, nie ufając tabletkom, no bo przecież kto wie co sobie producenci napisali.
Dlaczego to bzdura?

Jak to już powyżej napisałem, kwas L-askorbinowy produkuje się z naturalnej glukozy otrzymując właściwą "naturalną" konfigurację. Wobec tego związek jest dosyć tani i dlatego bardziej opłaca się pchać go do tabletek, niż drugi izomer, produkowany w mniejszych ilościach przy pomocy innych, bardziej skomplikowanych metod. Kwas D-askorbinowy nie występuje w naturze a organizmy nie są przystosowane do jego wytwarzania, odpada więc bardzo ułatwiający produkcję mikrobiologiczny etap syntezy. Aby go otrzymać należałoby więc albo użyć drogich katalizatorów albo szeregu przemian dających mieszaninę izomerów, którą następnie należałoby rozdzielać. Ponieważ jednak izomer D nie jest wykorzystywany w medycynie, nikt go specjalnie nie produkuje. Czemu więc tabletki miałyby zawierać nie produkowany, znacznie droższy, nieaktywny izomer, gdy w zasięgu jest produkowany na dużą skalę aktywny L-izomer?

Inna kwestia to dozwolone nazewnictwo obu odmian. Nazwa handlowa "witamina C" oraz nazwa "kwas askorbinowy" są na mocy międzynarodowych przepisów zastrzeżone tylko dla kwasu L-(+)-askorbinowego, takiego jak naturalny. Producent nie może wsadzać w preparat inny stereoizomer i nazwać go witaminą. Ponieważ w świetle przepisów jest to w sumie jasne, producent tabletek nie musi pisać na opakowaniu, że tabletka zawiera kwas L-(+)-(4R,5S)-askorbinowy abyśmy byli pewni, że jest to taka cząsteczka jak naturalna, działająca biologicznie.

ps. 03.02 Dowiedziałem się, że w lutowym numerze Wiedzy i Życia także pojawił się artykuł o witaminie C. Jest dużo obszerniejszy i skupia się głównie na zastosowaniach medycznych ale o skrętności też wspomina. Polecam zajrzeć.

sobota, 31 grudnia 2016

Kac okiem chemika

Każda przyjemność użyta w nadmiarze, ma swoje skutki, o czym z pewnością przekona się wielu sylwestrowiczów gdy już minie szampańska zabawa. I być może niektórych zastanowi wówczas - skąd bierze się kac? I czy można to jakoś, na przykład chemicznie, uśmierzyć?

Większość połkniętego alkoholu jest wchłaniana w żołądku, choć część już w jamie ustnej. Wchłaniany jest dosyć szybko - już 5-10 minut po wypiciu daje się go wykryć we krwi, oddziałując na układ nerwowy i wpływając na nastrój. Gdy alkohol trafi do wątroby, ta stara się go jakoś przerobić przede wszystkim utleniając do łatwych do wydalenia związków, z których część może być wykorzystana do produkcji energii. Proces ten przeprowadza przy pomocy dwóch enzymów w dwóch etapach, których przebieg i szybkość mają wpływ na późniejsze dolegliwości. A zatem etapami:

Enzym I - z alkoholu w aldehyd
Pierwszym etapem metabolizmu alkoholu jest utlenienie do aldehydu octowego, przy pomocy specjalnego enzymu - dehydrogenazy alkoholowej - i cząsteczki NAD jako dostarczyciela energii:
CH3CH2OH + NAD+CH3CHO + NADH + H+

Dehydrogenaza alkoholowa to prosty enzym białkowy z atomem cynku w roli kofaktora do którego kompleksuje się alkohol. To właśnie szybkość zachodzenia tej reakcji decyduje o tym, czy ktoś ma "mocną głowę", jeśli bowiem enzym ma u danej osoby dużą aktywność to alkohol jest szybko przerabiany. Taka osoba może więc wypić więcej zanim nie osiągnie zupełnego upojenia, choć zarazem działanie alkoholu będzie u takiej osoby krótsze.
Niestety, powstający w reakcji aldehyd octowy jest związkiem bardziej toksycznym niż sam alkohol. Ma działanie drażniące na układ nerwowy i tkanki, źle wpływa na błonę śluzową przewodu pokarmowego. To właśnie on wywołuje ból głowy, mdłości i nadwrażliwość, będące objawami kaca. Jest też podejrzewany o działanie rakotwórcze.

Organizm nie jest jednak taki głupi, aby metabolizm alkoholu kończyć na tym etapie - aldehyd jest przetwarzany dalej.

Enzym II - z aldehydu w kwas
Drugi etap powoduje przetworzenie tak szkodliwego związku w nietoksyczny kwas octowy. Odbywa się to przy udziale drugiego enzymu, dehydrogenazy aldehydowej. Powstający kwas powoduje przejściowe zakwaszenie krwi, co także ma pewien wpływ na późne objawy kaca.
Jonu octanowe mogą być dalej wykorzystane w cyklu Krebsa.

Mocna głowa - mocny enzym
Aktywność dwóch enzymów odpowiedzialnych za przemiany alkoholu, w dużym stopniu zależy od czynników genetycznych. To zaś jak sprawnie i szybko będą działały, ma wpływ na to jakich efektów dozna spożywający. Wolne działanie pierwszego enzymu to wolny przerób alkoholu, w efekcie szybko osiąga on we krwi duże stężenie i człowiek łatwo się upija. O takich osobach mówi się, że mają słabą głowę i mało im trzeba aby je zamroczyło. Zarazem jednak słaby przerób i spożycie mniejszej całkowitej ilości alkoholu, to także słabszy kac, pojawiający się później.

Inna sytuacja dotyczy osób u których pierwszy enzym ma dużą aktywność - alkohol jest przerabiany na bieżąco, w efekcie zanim osiągnie odpowiednie stężenie, użytkownik może wypić więcej. Właśnie tacy mocno-enzymowcy to ludzie o "mocnej głowie". Jest jednak pewien minus - szybki przerób alkoholu to także szybciej pojawiający się kac, a ponieważ ludzie tacy zazwyczaj jeśli już piją, to więcej, toteż i objawy są bardziej nasilone.

Kwestia tego jak długo trwa kac zależy znów od aktywności drugiego enzymu, i tutaj w różnych populacjach panuje duże zróżnicowanie. Jeśli u danej osoby drugi enzym, utleniający aldehyd do kwasu, jest bardzo aktywny, to objawy kaca będą utrzymywać się krócej, jeśli aktywność będzie niska, kac będzie się utrzymywał.
Z tej zmienności wyniknąć mogą cztery różne sytuacje. Najgorsza to oczywiście duża aktywność enzymu pierwszego i niska drugiego. Taka osoba ma "mocną głowę" i może więcej wypić, zarazem jednak alkohol szybko jest przerabiany na aldehyd, który znowu bardzo wolno utleniany jest do kwasu. W efekcie kac osiąga natężenie zatrucia klinicznego.
Przeciwna sytuacja to niska aktywność enzymu pierwszego i duża drugiego. Taka osoba szybko się upija i nie może pić dużo. Zarazem jednak kac pojawia się słaby i krótkotrwały.
Dla dużej aktywności obu enzymów mamy połączenie "mocnej głowy" i krótkotrwałego kaca.  Dla niskiej aktywności obu enzymów zachodzi szybkie upijanie się i słaby ale długotrwały kac.

Większość mieszkańców Europy posiada dość dobrą aktywność obu enzymów, przy czym dla dehydrogenazy alkoholowej zachodzi duża zmienność, związana z tym, że tak na prawdę jest to sześc podobnych enzymów, których wytwarzanie zmienia się zależnie od pochodzenia, wieku i płci. Na terenach środkowej Azji i w Korei rozpowszechnione są natomiast geny produkujące wariant enzymu o dużej aktywności. W przypadku drugiego enzymu - u większości europejczyków ma dobrą aktywność, u dużej części Azjatów występuje mutacja powodująca produkcję enzymu o bardzo małej aktywności.
Podwójnie poszkodowani Chińczycy i Japończycy nie upijają się zatem zbyt chętnie, ale też zarazem rzadziej popadają w alkoholizm, bo każde spożycie okupują przeciągłym kacem, toteż przyjemności nie przeważają nad skutkami. Skutkiem negatywnym jest u takich osób większe ryzyko raka przełyku i żołądka, związane zapewne ze szkodliwym działaniem aldehydu.[1], [2]

Ponieważ rozmieszczenie i czas upowszechnienia tych genów dobrze zgadza się z rozkładem upraw ryżu sądzi się, że jest to wynik specyficznego rodzaju doboru naturalnego. Rolnicy uprawiający ryż, chętnie z jego fermentacji otrzymywali wino ryżowe. Osoby o dużej aktywności drugiego enzymu mogły upijać się bez negatywnych skutków, łatwiej więc wpadały w alkoholizm i mogły mieć problem z dochowaniem potomstwa. Jeśli wytwarzanie i picie wina ryżowego było powszechne, ta sytuacja kulturowa faworyzowała ludzi o genach wariantowych.
W efekcie około połowy Chińczyków i Japończyków źle znosi alkohol. Na dodatek u pozostałych Azjatów rozpowszechniona jest mutacja zmniejszająca aktywność pierwszego enzymu, w efekcie jeśli ktoś nawet nie ma po spożyciu kaca-giganta, to i tak nie może wypić wiele.
W Europie to najwyraźniej nie działało, za pewne z powodu późniejszego zasiedlenia tego terenu po epokach lodowcowych i późniejszego przejścia na kulturę rolniczą.


Wpłynąć na enzymy
Skoro zasadniczo sytuacja z enzymami jest wyjaśniona, powstaje pytanie, czy da się jakoś na to wpłynąć? Poprawić słabo działających enzymów raczej się nie da, ale można któryś z tych dwóch zablokować. Zależnie od tego za który się zabierzemy, będzie to miało różne skutki.

Zablokowanie działania dehydrogenazy aldehydowej, czyli enzymu drugiego, będzie powodowało, że niezależnie od aktywności tego pierwszego, aldehyd octowy będzie się gromadził we krwi. Tym samym efekty toksyczne, a wiec kac, będą osiągały duże natężenie, wręcz niebezpieczne. Ponieważ zaś taka sytuacja raczej zniechęca do picia, inhibitory tego enzymu znalazły zastosowanie w leczeniu alkoholizmu.
Znanym takim środkiem jest Disulfiram, będący zasadniczo lekiem przeciwpasożytniczym. Stosowany w terapii awersyjnej znany jest tez pod nazwą Esperal. Podobne działanie mają niektóre cefalosporyny, pewne antybiotyki i leki antygrzybiczne, oraz wyciągi pewnych roślin. Blokowanie drugiego enzymu jest wywoływane także przez kopryny, zawarte w czernidlaku, dobrym grzybie jadalnym z wyglądu podobnym do nierozwiniętej kani. Efekt utrzymuje się do trzech dni od spożycia, dlatego mówi się o czernidlaku, że jest "jadalny warunkowo" - czyli dobry ale bez popitki.

A odwrotna sytuacja?
Gdyby udało się zablokować pierwszy enzym, ten utleniający alkohol do aldehydu, to kac by się tak szybko nie pojawiał. Taką substancją jest na przykład Fomepizol, stosowany jako lek na zatrucia metanolem i glikolem, który nie jest polecany do zażycia wraz z alkoholem. Powoduje znaczne zmniejszenie objawów kaca, ale też zarazem wzmacnia stan upojenia; w efekcie człowiek robi się mocno pijany  już po niewielkiej ilości alkoholu. Nie słyszałem aby był składnikiem jakiegoś preparatu, dla którego zwalczanie kaca jest głównym celem. Jest stosowany w medycynie ratunkowej w formie zastrzyków.
Ma też wyraźne skutki uboczne, takie jak uszkodzenia wątroby czy bóle głowy, dlatego nie ma tak dobrze.


Czy tylko aldehyd?
Wprawdzie jak się rzekło za większość objawów kaca odpowiada aldehyd octowy, ale wszystko wskazuje na to, że problem jest daleko bardziej złożony. Wszakże nie zawsze taka sama dawka, wywołuje taki sam skutek. Alkohole rafinowane zwykle dają objawy mniej uciążliwe, z kolei tanie alkohole robione z byle czego mogą być bardzo ciężkie do przetrawienia. Dlatego wskazuje się na rolę innych dodatków.
Podczas fermentacji i destylacji oprócz alkoholu etylowego powstaje też pewna ilość alkoholi wyższych, a więc butanolu, pentanolu, heksanolu, alkoholu izoamylowego i ich estry. Te tak zwane fuzle, oddzielane w ostatniej fazie pogonu, odpowiadają za niemiły posmak samogonu. Nie są też oddzielane od niektórych trunków szlachetnych, jak Brandy czy Whiskey.
Ogółem alkohole wyższe są znacznie bardziej toksyczne od alkoholu etylowego. Wprawdzie ten hamuje ich metabolizm, ale gdy już większość zostaje przerobiona, ich utlenianie nabiera znaczenia dla ciężkości objawów późnej fazy kaca. Dlatego

Innym produktem ubocznym fermentacji jest metanol, powstający głównie z moszczu owocowego jako produkt rozkładu pektyny. Powstający po utlenieniu metanolu przez dehydrogenazę alkoholową aldehyd mrówkowy, będący głównym składnikiem formaliny, jest znacznie bardziej toksyczny od aldehydu octowego. Tym samym niewielkie domieszki w napojach mogą pogorszyć objawy.
Ogółem badania sugerują że im "ciemniejszy" i mniej oczyszczony napój, tym gorsze efekty końcowe. [3]

Jak się często wskazuje za niektóre efekty może odpowiadać odwodnienie związane ze zwiększonym wytwarzaniem moczu, oraz wydzielanie czynników zapalnych związane z powstawaniem wolnych rodników, mają one jednak pomniejsze znaczenie.

Sposoby na kaca
Generalnie sposoby leczenia nieprzyjemnych skutków po spożyciu, są metodami objawowymi. Nie ma w pełni skutecznych metod zapobiegania - z wyjątkiem oczywiście unikania nadmiaru alkoholu. Często proponowana metoda popijania alkoholu wodą dla zmniejszenia odwodnienia nie ma jednoznacznych skutków - może zmniejszyć takie objawy jak suchość w ustach czy podrażnienie żołądka, ale jak wynika z ostatniego badania na ten temat, nie zapobiega pojawianiu się kaca. Podobnie nie zadziałała też obfita kolacja i zjedzenie czegoś tłustego przez piciem.[4]

Gdy ból głowy już się pojawi, można zwalczać go środkami przeciwbólowymi, z tym zastrzeżeniem, że aspiryna może dodatkowo podrażniać żołądek, a paracetamol obciążać wątrobę. Łączenie tabletek przeciwbólowych z alkoholem lub spożywanie ich gdy alkohol z nas jeszcze nie wywietrzał, może dawać cięższe skutki.
Pewne badania wskazują na zmniejszenie objawów przy użyciu leku przeciwmigrenowego Clotamu, który hamuje wydzielanie czynników zapalnych, ale nie można łączyć go z alkoholem.

W suplementach na kaca pojawia się niekiedy cysteina lub jej pochodna N-acetylowa. Mają one działanie przeciwrodnikowe i prawdopodobnie zmniejszają toksyczne działanie aldehydu, w badaniu na zwierzętach okazały się zapobiegać ciężkiemu zatruciu alkoholowemu. Trudno jednak przełożyć to na działanie przy przeciętnym spożyciu u ludzi.[5]
Ze środków naturalnych często w suplementach spotykany jest wyciąg z opuncji. Tutaj badania wskazują, że wprawdzie samym objawom wyciąg nie zapobiegał, ale zmniejszał nasilenie tych ciężkich[6].
Kawa i kofeina nie wpływają na pojawianie się kaca.
Pozostałe tradycyjne środki jak zsiadłe mleko, wapno czy sok pomidorowy mogą zmniejszać niektóre objawy, ale nie ma na ich temat zbyt wiele danych. Generalnie każdy powinien znaleźć sobie taki środek, który działa na niego.

Raczej nie pomoże
Do ziół często polecanych na kaca należy kudzu, roślina podobna do dzikiej fasoli. Wyciągi z kudzu zawierają składniki o działaniu przeciwzapalnym, dlatego mogą dobrze wpływać na niektóre późne objawy jak uczucie rozbicia czy ból głowy. Z drugiej strony inne składniki hamują działanie drugiego enzymu metabolizującego alkohol, dehydrogenazy ALDH2 eliminującej szkodliwy aldehyd. Zażycie "ziołowych tabletek" z kudzu przed lub tuż po wypiciu alkoholu da więc skutek odwrotny, objawy będą cięższe. [7]
----------
* Przegląd badań na temat kaca:  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3827719/

[1]  http://en.wikipedia.org/wiki/Alcohol_flush_reaction
[2]  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene?Db=gene&Cmd=ShowDetailView&TermToSearch=217
[3] Rohsenow D.J. et al.  Intoxication with bourbon versus vodka: effects on hangover, sleep, and next-day neurocognitive performance in young adults. Alcohol Clin Exp Res. 2010 Mar 1;34(3):509-18
 [4]  Verster, J.C. et al.. The impact of consuming food or drinking water on alcohol hangover. European Neuropsychopharmacology, 25, (pp. 604) (1 p.)
 [5] Wang A. et al.  A dual effect of N-acetylcysteine on acute ethanol-induced liver damage in mice., Hepatology Research, 2006 Mar; 34 (3): 199-206.
[6] Wiese L. et al. Effect of Opuntia ficus indica on symptoms of the alcohol hangover. Arch Intern Med. 2004; (164): 1334/40.
[7] Neil R. McGregor  Pueraria lobata (Kudzu root) hangover remedies and acetaldehyde-associated neoplasm riskAlcohol. 41 (7): 469–478.

wtorek, 20 grudnia 2016

Inteligentne tabletki?




Reklamy środków przeciwbólowych są do siebie bardzo podobne i chętnie stosują ten sam schemat. Zwykle pojawia się tam bądź młoda kobieta oblegana przez wrzeszczące dzieci, starszy pan schylający się po upuszczony przedmiot, ewentualnie mechanik w warsztacie podnoszący coś ciężkiego. Wtem pojawia się ostrzegawczy sygnał - sielankowa muzyka zamienia się w dźwięk syreny, nasi bohaterowie krzywią się jak tylko mogą, a na skroni, dłoni lub plecach wykwita czerwone jądro bólu. Ale to nic, zaraz sięgają po tabletkę X, która na wizualizacjach od razu po wsunięciu w usta przeciska się przez organizm jak karabinowa kula i "dociera do źródła bólu" likwidując go natychmiastowo. Pod tym względem tabletki na ból głowy przebijają chyba tylko reklamy prozdrowotnych jogurtów, z biegającymi po wnętrznościach rycerzami z ochronną tarczą.

Tak przedstawione działanie leku jest jednak zbytnim uproszczeniem.

Gdy połkniemy tabletkę, rozpuści się ona w żołądku i wchłonie, dalsza droga substancji czynnej nie ma jednak zbyt wiele wspólnego z inteligentnym docieraniem do miejsca gdzie boli. Substancja nie wybiera sobie którą tętniczką chce popłynąć i wiedziona intuicją omija wiele innych odnóg by dotrzeć tam gdzie jest potrzebna. Zamiast tego zostaje przypadkowo rozprowadzona po całym organizmie, docierając do bolesnego miejsca w zasadzie przy okazji. Jest natomiast coś z prawdy w sloganie, że substancja z preparatu "działa w miejscu bólu".

Odczuwanie bólu, oprócz tylko podrażniania zakończeń nerwowych, jest powiązane z wydzielaniem czynników prozapalnych w miejscach zmienionych chorobowo lub w miejscu urazu, takich jak cytokiny i prostaglandyny. Środki z grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych, do których należy Aspiryna i Paracetamol, działają głównie przez hamowanie wydzielania tych substancji, odpowiedzialnych za lokalne dolegliwości, ale też na przykład za objawy infekcji. Dlatego też wiele środków przeciwbólowych znosi także objawy grypy i przeziębień. W przypadku lokalnej dolegliwości objawiającej się bólem, cytokiny wytwarzane są tylko tam, dlatego składnik leku hamujący ich wydzielanie faktycznie działa konkretnie w miejscu bólu.

Jednak reklamy mówiące o działaniu substancji czynnej w miejscu bólu poza tym, że upraszczają sprawę, niosą także pewne niebezpieczeństwo. Mianowicie sugerują, że ma ona działanie tylko tam i nigdzie indziej. Ponieważ jednak lek przeciwbólowy rozprowadza się po całym organizmie, może zacząć działać nie tylko w jednym miejscu i czasem może też nam poważnie zaszkodzić.

Leki dostępne bez recepty są generalnie traktowane jako bezpieczne, toteż po zakupie nie wczytujemy się specjalnie w ulotkę, najwyżej szukamy na opakowaniu informacji ile można brać w ciągu dnia. W rzeczywistości jednak nawet spożycie w zalecanej ilości może nieść pewne skutki uboczne. Znane są powszechnie problemy żołądkowe podczas długotrwałego użycia aspiryny. Oprócz hamowania stanów zapalnych powoduje ona także rozrzedzenie krwi i zmniejszenie krzepliwości a także zmniejszenie wydzielania śluzu przez ścianki żołądka. Kombinacja tych czynników może skutkować krwawieniami i owrzodzeniami. Podobne objawy, choć mniej nasilone, wywołuje ibuprofen. Długotrwałe użycie Pyralginy może spowodować spadek poziomu komórek układu odpornościowego, prowadząc do częstych i groźnych infekcji.

Spośród łatwo dostępnych środków najwięcej interwencji medycznych wywołuje jednak paracetamol. Powyżej dziennej dawki 4 g powoduje nieodwracalne uszkodzenie wątroby. A o przedawkowanie wbrew pozorom nie tak trudno, jest bowiem częstym składnikiem preparatów złożonych o różnych nazwach i z zalecanym innym wskazaniem. Jedne tabletki na noc, inne na dzień, jedne bardziej na bóle mięśniowe inne na menstruacyjne. Przy kombinacji różnych dolegliwości konsument może więc nieświadomie zażyć szkodliwą ilość substancji czynnej, sądząc że użył jedynie bezpieczne dawki kilku różnych leków.*

Aż do lat 90. najpopularniejszą u nas była "tabletka z krzyżykiem" zawierająca fenacetynę. Wycofano ją jednak bo przy dłuższym użyciu powodowała uszkodzenia wątroby i nerek. Jednym z jej częstych i paradoksalnym skutków ubocznych, były zmiany krwi powodujące niedotlenienie. Paradoks tkwił w tym, że jednym z pierwszych objawów niedotlenienia był... ból głowy.

Naprawdę inteligentna tabletka

Postęp biomedycyny sprawił, że już wkrótce na rynku pojawić się może tabletka, która rzeczywiście może być nazwana inteligentną. W zeszłym roku firma Philips zaprezentowała prototyp kapsułki zawierającej microchip, czujniki i zbiorniczek z lekiem[1]. Po połknięciu kapsułka wydziela ściśle określone dawki leku w zaordynowanym przez lekarza czasie, a ponadto mierzy temperaturę, kwasowość i wiele innych parametrów w ciele pacjenta, przesyłając je do odbiorników na zewnątrz. Dzięki temu możliwa jest kontrola stanu organizmu i odpowiednia zmiana dawkowania. Pozwala to ominąć częsty problem nieregularnego zażywania leków, zwłaszcza u osób mających problemy z pamięcią. Pytanie tylko czy ktoś odważy się połknąć tabletkę, która mogłaby się okazać mądrzejsza od niego?

[Tekst w nieco przeredagowaniej formie ukazał się w pierwszym numerze kwartalnika Przekrój]
---------------------
* Jednym z najgorszym powikłań nadużywania paracetamolu i innych niesteroidowych leków przeciwzapalnych, jest toksyczna nekroliza naskórka. Nieprawidłowa reakcja organizmu na lek powoduje martwicę, powstawanie pęcherzy i złuszczanie się naskórka dużymi płatami. Wizualnie przypomina to poparzenie drugiego stopnia. Zespół pojawia się nagle po okresie dłuższego, codziennego używania leku, zwykle od tygodnia do sześciu od rozpoczęcia przyjmowania. Cechuje się wysoką śmiertelnością ale na szczęście jest bardzo rzadki.

[1]  http://gadzetomania.pl/45814,ipill-tabletka-z-mikroprocesorem

środa, 30 marca 2016

Wybuch powietrza?

Co pewien czas w mediach pojawia się informacja o tym, że jakiś student używający sprężonego powietrza do czyszczenia komputera wywołał wybuch. I zawsze wówczas ludzie zaczynają się zastanawiać, jak to możliwe, że powietrze wybuchło. Cały problem polega bowiem na tym, że popularną, handlową nazwę produktu, utożsamia się ze składem - a to dwie różne rzeczy.

Tak zwane "sprężone powietrze" to zapuszkowany gaz pod ciśnieniem, zwykle skroplony, który po uwolnieniu tworzy szybki, suchy strumień z łatwością wydmuchujący kurz, okruchy kanapek i chipsów z różnych zakamarków sprzętów elektronicznych, nie wprowadzając jednak wilgoci mogącej wywołać spięcia i uszkodzenia.
Wśród rodzajów takich puszek znajdują się rzeczywiście puszki z powietrzem sprężonym do ciśnienia kilku atmosfer, te jednak nie starczają na zbyt długo, dlatego w większości używane są łatwe do skroplenia, niskowrzące gazy. Trudno byłoby użyć w tym celu skroplonego powietrza, które staje się ciekłe dopiero w temperaturach rzędu -110 °C a skroplenie go w temperaturze pokojowej wymaga na tyle dużego ciśnienia, że grubościenna butla ciśnieniowa byłaby cokolwiek nieporęczna. Dlatego większość tego typu produktów zawiera w sobie inne niż powietrze substancje i niektóre z nich są gazami palnymi.

Generalnie powinno się o takich produktach myśleć jak o dezodorantach tylko bez zapachu.

Rozprężenie i odparowanie zawartości puszki bardzo ochładza strumień gazu. Przy obchodzeniu się z takimi preparatami trzeba więc uważać, aby sobie czegoś nie odmrozić. Niekiedy konstrukcja opakowania powoduje, że przy niewłaściwym ustawieniu (na boku lub do góry nogami) z dyszy może wyciec skroplony gaz, a ten odparowując też może wywołać silne odmrożenia.

Propan, butan
Zdecydowanie najtańszym gazem pędnym używanym w puszkach "sprężonego powietrza" są lotne węglowodory w tym propan, butan i izobutan, oznaczane odpowiednio R290, R 600 i R 600a . Oznacza to, że równie dobrze można taką puszką napełniać zapalniczki. Jak łatwo się domyśleć, mieszanka jest skrajnie łatwopalna. Opróżnienie puszki w pomieszczeniu może w razie powstania iskry lub pojawienia się ognia wywołać wybuch mieszaniny z prawdziwym powietrzem, o czym już przekonało się kilka osób.

Przykładowe produkty oparte o tą mieszankę:
- Sprężone Powietrze Hart, AAB Cooling, Active Jet "Compressed Air",

Eter dimetylowy
Innym chętnie stosowanym gazem jest eter dimetylowy (R-E170), opisywany też jako tlenek dimetylu, gaz o specyficznym eterowym zapachu, skraplający się w temperaturze -22 °C. Jest łatwopalny, może być używany jako paliwo zamiast gazu LPG, w mieszankach z powietrzem może być wybuchowy

Przykładowe produkty:
Airduster Plus, Semicon "Dust Off"

HFC
Stosunkowo często używanym typem gazów pędnych są fluorowane węglowodory, przy czym ze względu na  temperatury skraplania są to najczęściej fluoroetany.
Gaz oznaczany na opakowaniach jako HFC-152a to 1,1-difluoroetan (C2H4F2 ). Pod normalnym ciśnieniem skrapla się w temperaturze −25 °C. Skierowany na otwarty ogień może się zapalić wydzielając fluorowodór. Jest też podejrzewany o wywoływanie zaburzeń rytmu serca u osób regularnie wdychających go w większych ilościach dla odurzenia.

Gaz oznaczany R-143a to 1,1,1-trifluoroetan (nazywany też po prostu trifluoroetanem) wrzący w temperaturze -43 stopni, nietoksyczny, mało palny.

Najmniej palnym gazem używanym w puszkach "sprężonego powietrza) jest R-134a czyli 1,1,1,2-tetrafluoroetan wrzący w temperaturze −26.3 °C, nietoksyczny gaz używany w instalacjach chłodniczych w zastępstwie freonów. Jest też używany jako rozpuszczalnik i gaz pędny w aerozolach, w tym w inhalatorach medycznych.

Przykładowe produkty:
- Active Jet "Compressed Non Flammable Air", Wurth "Sprężone powietrze w sprayu", Semicon "Dust Off"

Używając takich produktów należy zatem pamiętać o dobrym przewietrzeniu oraz uważać aby w pobliżu nie znalazł się otwarty ogień lub źródło iskier. Przy kupnie, jeśli chce się używać najmniej palnych, można kierować się wymienionymi oznaczeniami liczbowymi, lub szukać oznaczeń "non flammable". Warto też zwrócić uwagę na piktogramy na puszce. Na tych ze skrajnie łatwopalną zawartością powinien pojawić się odpowiedni znaczek:
I/lub litera F+
Sklepy sprzedające puszki sprężonego "powietrza" powinny zresztą posiadać i udostępniać karty charakterystyki zawierające informacje o niebezpiecznych składnikach


Zamrażacze
Zamrażacze służące do lokalnego schłodzenia elektroniki, bądź do wykrycia uszkodzonych złączy, to w większości bardzo podobne skroplone gazy, dla których konstrukcja zaworu ułatwia wypływ cieczy na zamrażaną powierzchnię. Gwałtowne odparowanie skroplonego gazu ochładza opryskany przedmiot, nieraz do bardzo niskich temperatur.
Jeśli chodzi o skład, z tego co znalazłem większość opiera się na mieszance propan/butan i na tetrafluoroetanie, jak zatem łatwo się domyśleć, są to materiały palne. I niestety tak jak nikomu nie przyszłoby do głowy, że "sprężone powietrze" może wywołać odmrożenia, tak rzadko któremu użytkownikowi zamrażaczy przychodzi go głowy, że zamrażacz może się zapalić. Chyba, że uważnie obejrzy etykietkę.
W wymrażaczach do brodawek i kurzajek zwykle stosowana jest mieszanka propanu i eteru dimetylowego, podczas odparowywania schładzająca lokalnie zmianę skórną do bardzo niskich temperatur, dlatego z nimi też warto uważać.

--------
* https://en.wikipedia.org/wiki/Gas_duster
* https://en.wikipedia.org/wiki/1,1,1,2-Tetrafluoroethane
* https://en.wikipedia.org/wiki/1,1,1,2-Tetrafluoroethane
* https://en.wikipedia.org/wiki/1,1-Difluoroethane
* https://en.wikipedia.org/wiki/Dimethyl_ether

poniedziałek, 15 czerwca 2015

Pytania czytelników

Od czasu do czasu dostaję pytania od czytelników bloga. Część pojawia się w komentarzach, i tam staram się na nie odpowiadać co można zobaczyć pod popularnymi postami. Część osób woli jednak drogę bardziej bezpośrednią, używając maila kontaktowego, jaki można znaleźć w opisie profilu, i odpowiedzi na te pytania nie są już powszechnie dostępne. Ponieważ zaś część pytań się powtarza, a niektóre są przecież dość ciekawe, uznałem że warto zebrać je w jednym miejscu, abym nie musiał się powtarzać


Aluminium w glinkach kosmetycznych
O tą rzecz pytano mnie już kilka razy, dlatego warto chyba odpowiedzieć publicznie.

Glina to formalnie rzecz biorąc, skała osadowa. Bardzo miękka a w stanie wilgotnym dająca się formować w rękach, ale skała. Aby osad mógł być zaliczony do glin, musi zawierać odpowiednio dużą ilość minerałów ilastych, przemieszanych z drobnym pyłem kwarcowym i skaleniowym. Tlenki żelaza i manganu nadają glinom kolor od żółtawego, przez rdzawoczerwony, brunatny, szary do ziemisto-zielonego. Glinki z małą ilością metali mogą być też białe.
Minerały ilaste, uwalniane ze skał podczas wietrzenia, wypłukiwane w formie najdrobniejszego mułu czy wywiewane przez wiatr jako kurz, stanowią grupę krzemianów warstwowych, składających się z warstw połączonych tetraedrów tlenku krzemu SiO4 i tlenku glinu AlO4. Tlenek glinu jest izomorficzny z tlenkiem krzemu i może go naśladować, włączając się w krzemianową strukturę bez zmian. Poszczególne warstwy glinokrzemianowe są połączone wiązaniami wodorowymi, częściowo jonowymi, i potrafią wchłaniać między siebie inne substancje organiczne i nieorganiczne. Duży stopień uwodnienia powoduje, że warstwy mogą się względem siebie przesuwać, przez co glina staje się plastyczna. Właśnie zawartość tego pierwiastka w glinie stała się podstawą do zastąpienia w polskiej nomenklaturze łacińskiego aluminium nazwą glin.

Struktura warstwy kaolinu:

Wśród krzemianów warstwowych, najczęściej spotykamy się z talkiem, kaolinem będącym głównym składnikiem porcelany i montmorylonitem będącym głównym składnikiem bentonitu. Gliny zawierają mieszankę różnych glinokrzemianów ale niektóre posiadają przewagę jednego, konkretnego, stąd wyróżnia się białą glinkę kaolinową, glinkę pałygorskitową i inne.

A jak jest z tym aluminium?
Aby glin mógł być uwalniany z gliny, powinien być rozpuszczalny w wodzie. A gliny nie są. Nie dość, że zupełnie nierozpuszczalny w wodzie jest tlenek glinu, to w glinokrzemianach dodatkowo stabilizuje go włączenie w sieć krzemianową
Kwestia ta była zresztą szczegółowo badana, zwłaszcza z uwagi na używanie ceramiki jako naczyń kuchennych, oraz używanie glinokrzemianów jako dodatków do żywności. Wydaje się, że w warunkach odczynu obojętnego uwalnianie glinu nie zachodzi. Dopiero warunki kwaśne są w stanie uwolnić część jonów. W pewnym badaniu stwierdzono dla kwasowości pH 3 (sok pomarańczowy) minerały uwalniały dość niskie poziomy aluminium, ale tylko z bardzo cienkiej (3,5 mikrometra) warstwy powierzchniowej, co sugeruje, że w przypadku naczyń ceramicznych po pewnym czasie powstanie wypłukana warstewka powstrzymująca dalsze uwalnianie. Najsłabsze wymywanie stwierdzono dla kaolinu i montmorylonitu[1]. Uwolnienie ilości mających jakieś znaczenie toksykologiczne, zachodzi dopiero pod wpływem mocniejszych kwasów.
Glinki kosmetyczne nie mają tak kwaśnego odczynu, więc uwalniania aluminium nie ma co się obawiać.W dodatku czyste glinki, przepłukane dla wymycia zanieczyszczeń, jak to zwykle jest z glinkami kosmetycznymi, mają raczej skłonność do pochłaniania rozpuszczalnych jonów glinu niż do uwalniania.

W obszernym raporcie na temat bezpieczeństwa glinokrzemianów i tlenków glinu używanych w kosmetyce, nie stwierdzono negatywnych skutków dla minerałów ilastych. [2]

Podobne pytanie dotyczyło spożywania glinek na odtruwanie - tutaj także nie ma niebezpieczeństwa, kwasy żołądkowe są bowiem dosyć rozcieńczone. Jedynym istotnym wpływem jaki stwierdzono, jest zmniejszone wchłanianie żelaza u osób zażywających glinę, bowiem absorbowała żelazo z treści żołądkowej.

Aluminium w szczepionkach
Ze względu na popularny post o ałunie jestem chyba brany za eksperta od aluminium, skoro dotyczy tego koleje pytanie zadawane mi dwa razy.
Jak wiadomo, w niektórych szczepionkach dziecięcych pojawiają się związki aluminium. Podobno zawartość w jednej nie przekracza norm bezpieczeństwa. A co jakby zsumować zawartość we wszystkich - czy wtedy mogłoby zajść jakieś niebezpieczeństwo?

Wodorotlenek glinu pojawia się w szczepionkach jako nośnik białek lub polisacharydów mających wywołać reakcję organizmu. Normy z reguły uważają za najwyższą dopuszczalną dawkę glinu 60 mg/ kg. masy ciała dziennie. Z badań na zwierzętach wynika też, że najniższe dawki mające negatywny wpływ na płody i rozwijające się młode (u szczurów) to 45 mg/kg masy ciała dziennie.

Spośród szczepionek w kalendarzu szczepień, glin zawierają:
- EUVAX B 0,25 mg w jednej dawce lub ENGERIX B też 0,25 mg w jednej dawce (stosowane wymiennie)
- DTP 0,7 mg na dawkę
-IPV 0,5 mg na dawkę
Jak łatwo zauważyć, całkowita zawartość w jednej dawce jest kilkadziesiąt razy mniejsza od najniższych dawek toksycznych. Nawet gdyby wstrzyknąć wszystkie wymienione w ciągu jednego dnia, to nie doszłoby do przekroczenia choćby dziesiątej części toksycznej dawki.

Toksyczność ałunu
Czytelnik pytał o bezpieczeństwo ałunu dla dzieci. Chodziło mu o sytuację gdyby dziecko znalazło kawałek ałunu z pękniętego sztyftu i polizało lub połknęło.
Ałun potasowy i amonowy mają działanie drażniące na błony śluzowe, dlatego pierwszą reakcją w razie połknięcia będą zapewne wymioty. Po polizaniu dziecko pewnie straci ochotę na kolejny liz, ałun ma bowiem bardzo cierpki, nieprzyjemny smak i działanie ściągające. W razie połknięcia najlepiej dać dziecku dużo wody do wypicia i skontaktować się z lekarzem. W razie polizania też dać wody, ale lekarz pewnie nie będzie potrzebny.
Toksyczność ostra związku jest niska - dawka śmiertelna to 6 g/kg masy ciała

Co takiego rozpuszcza DMSO?
Pewien dociekliwy czytelnik zainteresowany medycznymi zastosowaniami DMSO dopytywał mnie o kwestie tego co się w tym rozpuszcza, a co nie i czy ma on zastosowania medyczne.

Dimetylosulfotlenek, czyli w skrócie DMSO to cenny rozpuszczalnik, używany w medycynie i chemii organicznej. Wykazuje dużą skłonność do wnikania w tkanki organizmu, na tyle, że trzeba uważać przy pracy z nim bo po wchłonięciu metabolizuje do związków o zapachu czosnku. Ponieważ rozluźnia strukturę lipidową skóry, może ułatwiać wchłonięcie przezskórnie różnych substancji, w tym wielu leków, dlatego czyni się próby z wykorzystaniem do terapii bez konieczności zastrzyków. Sam w sobie ma zresztą działanie przeciwzapalne.
Bywa rozpuszczalnikiem środków na grzybicę stóp, które zwykle dość słabo przenikają przez zrogowaciały naskórek na podeszwach, może być też składnikiem maści przeciwbólowych do działania miejscowego, może rozmiękczać skórę przy twardzinie i przerastających bliznach. Robiono na ten temat badania [3]

Drugie pytanie dotyczyło możliwości rozpuszczania chondroityny przez DMSO i smarowania tym stawów jako alternatywy dla suplementacji doustnej.

Chondroityna to mukopolisacharyd będący składnikiem chrząstek stawowych i w formie siarczanu stanowiący wraz z glukozaminą jeden z czynników zapewniających lepszy poślizg. W związku z tym powstał pomysł, że jeśli zbyt mała ilość mazi stawowej i mała elastyczność chrząstek stawu powodują bóle, to zażywanie chondroityny i dostarczanie jej do organizmu, powinno leczyć bądź powstrzymywać rozwój schorzeń stawów poprzez dostarczenie organizmowi składnika do wytworzenia większej ilości mazi. Na tym też opiera się potężna gałąź przemysłu suplemenciarskiego.
Niestety w niedawno opublikowanej potężnej metaanalizie wielu badań wykazano, że w porównaniu z placebo zażywanie chondroityny lub glukozaminy lub obu tych środków razem, nie zmniejsza bólów ani innych objawów[4]
Wygląda na to, że samo dostarczenie organizmowi składników potrzebnych do wytworzenia czegośtam w którymś organie, wcale nie musi go pobudzać aby tą substancję jednak wytworzyć, zwłaszcza że niedostateczne wydzielanie tej substancji wcale nie musi być wynikiem niedoboru podstawowego składnika, może być skutkiem innych czynników, w tym genetycznych. Dlatego jeśli przyjrzycie się emitowanym obecnie reklamom takich pigułek, zauważycie że wcale nie stwierdzają one wprost, iż zażycie tego składnika powstrzyma chorobę. Zamiast tego zawierają ogólniki, typu "glukozamina jest składnikiem chrząstki stawowej" i "maź stawowa ma decydujące znaczenie w zapewnieniu elastyczności  stawu" i na koniec, że ich pigułka zawiera podwójną czy potrójną dawkę, zaś konstrukcję logiczną "skoro to jest składnikiem chrząstki a chrząstka jest potrzebna w stawach, to pomoże mi na stawy" widz musi sam sobie przeprowadzać, w czym udanie pomaga mu sugestia pokazywanego w reklamie pana którego bolą stawy, który bierze ich tabletki a potem wygląda na mniej cierpiącego.

Ale wróćmy do pytania - czy chondroityna rozpuszcza się w DMSO? Cóż - wedle obszernego podsumowania rozpuszczalności różnych substancji w tym rozpuszczalniku, chondroityna jest nie rozpuszczalna. Słabo rozpuszcza się chlorowodorek glukozaminy, natomiast bardzo dobrze przeciwbólowy Ibuprofen.[5]
Tak że raczej nie tędy droga.

Gdzie zbadać wodę?
Miałem też pytania o to gdzie można samemu zbadać wodę ze studni, źródła czy ujęcia.
Z tego co się orientuję, takie badania oferują jednostki Sanepidu, zbadają one zawartość metali ciężkich, czystość bakteriologiczną i własności fizyczne, jak zamulenie, obecność kwasów humusowych, zażelazienie itp. Oczywiście są to badania płatne.
Próbkę wody może pobrać wysłany pracownik, ale można ją też pobrać samemu. Warszawska stacja podaje na swojej stronie specyfikację sposobu pobierania próbek, aby nadawały się do badania.[6]


Dezodorant z podbiałem

Świadoma konsumentka zadała mi pytanie w sprawie używanego dezodorantu, który zawierał w swoim składzie podbiał pospolity. Chcąc dowiedzieć się czegoś o tym składniku, dowiedziała się że roślina zawiera uszkadzające wątrobę alkaloidy. I stąd powstało pytanie, czy taki alkaloid może wchłaniać się przez skórę?

Podbiał to cenne zioło lecznicze, lecz dopiero w ostatnich latach zorientowano się, że może zawierać alkaloidy pirolizydynowe, o działaniu hepatotoksycznym, które w wyniku zażywania dłuższym niż dwa miesiące mogą powodować toksyczną niewydolność wątroby. Ich zawartość w surowcach zbieranych w Europie jest jednak bardzo niska - w polskim badaniu stwierdzono poziomy rzędu 0,0013%[7]

W jednym badaniu na szczurach stwierdzono minimalne wchłanianie przezskórne alkaloidów żywokostu, w ilości 20 razy mniejszej niż przy podaniu doustnym. Stwierdzono też, że przy chłonięciu przeskórnym, nie dochodzi do zamiany nietoksycznego N-tlenku w toksyczną formę zredukowaną, co zwykle następowało w jelitach po spożyciu.[8] Zatem wydaje się, że kosmetyków z roślin zawierających te alkaloidy można używać bezpiecznie.

Czy to cyjanek?
Dwa lata temu czytelnik przesłał mi zdjęcie białego proszku, z pytaniem czy to cyjanek potasu. Cóż mogłem odpowiedzieć... Spektroskopu w oczach nie mam. Odpisałem, że może to być cyjanek albo soda, albo sól morska, albo cokolwiek innego bo bardzo wiele soli tak wygląda. Nie wiem o co chodziło.

----------
[1] http://www.clays.org/journal/archive/volume%2026/26-6-434.pdf
[2] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12851164
[3] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3460663/
[4] http://www.bmj.com/content/341/bmj.c4675
[5] http://www.gaylordchemical.com/uploads/images/pdfs/literature/102B_english.pdf
[6] http://www.wsse.waw.pl/PageContent.aspx?SubMenuID=100
[7]  https://depot.ceon.pl/bitstream/handle/123456789/1121/hp%2058%204%202012%2062.pdf?sequence=1&isAllowed=y
[8] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7128756?dopt=Abstract

wtorek, 5 maja 2015

Czarne czy zielone?

Zaszedłem do sklepu aby przy okazji innych zakupów kupić też oliwki. Wybrałem słoiczek czarnych i oczywiście pierwsze co zrobiłem, to zajrzałem na masę netto i na skład. A tam oprócz soli i innych typowych składników zalewy, znalazłem też "stabilizator - glukonian żelazawy". Stabilizator czego? - zaciekawiłem się. A no stabilizator czarnej barwy.

Oliwka europejska to gatunek typowo śródziemnomorski. Jest wiecznie zielonym, niskim drzewem, często przybierającym formy krzewiaste. Za sprawą silnego systemu korzeniowego, dużej zdolności regeneracji i wolnego wzrostu może żyć długo, nawet ponad tysiąc lat. Owocem oliwki jest pestkowiec o tłustym miąższu otaczającym dużą pestkę. Większość światowych zbiorów jest przetwarzana na cenioną w kuchni oliwę, zdecydowanie mniejsza trafia na nasze stoły w formie zamarynowanej w soli lub occie.
I tutaj właśnie zaczyna się interesująca nas kwestia - owoc oliwki po zupełnym dojrzeniu ma kolor ciemnofioletowy, jednak większość oliwek zbiera się gdy są jeszcze zielone, niedojrzałe, głownie ze względu na lepszy smak. Skąd więc oliwka czarna?
Różne źródła różnie to podawały, ale wydaje się że są dwa typy - zebrane oliwki mogą być poddawane dalszej fermentacji, podczas której ciemnieją. Wydaje się jednak, że częściej poddawane są specjalnemu procesowi, polegającym na macerowaniu w alkalicznej zalewie z dodatkiem soli żelaza i przedmuchiwanej powietrzem. W alkalicznym środowisku związane polifenole w skórce oliwki ulegają uwolnieniu i mogą być utleniane przez powietrze do form ciemno zabarwionych. Sole żelaza dodatkowo tworzą z polifenolami ciemne kompleksy - opisałem to kiedyś w artykule o atramencie z dębowych galasów. W efekcie zielona oliwka staje się czarna.[1]
Identyczne procesy zachodzą podczas fermentacji, tutaj są jednak szybsze i dają równomierny kolor. Nawiasem mówiąc zielone oliwki są chronione przez dostępem powietrza aby same nie zaczęły ciemnieć - stąd zwykle zalewa zawiera kwas askorbinowy jako przeciwutleniacz.

Dodatek soli żelaza do zalewy utrwala kolor czarnych oliwek i zapobiega odbarwieniom. Ale czy wobec tego - zastanowią się niektórzy - czy przypadkiem aby taka czerniona oliwka nie jest szkodliwa? Wydaje się, że nie - sam owoc mógł wchłonąć nieco żelaza. Glukonian żelazawy jest natomiast solą nieszkodliwą - stanowi połączenie żelaza z pochodną glukozy, kwasem glukonowym. Połączenie to charakteryzuje się tym, że w takiej formie żelazo jest stosunkowo dobrze przyswajalne, stąd też używa się do w suplementach do leczenia anemii. Dopiero dość duże dawki mogą wywołać biegunki i podrażnienia, co związane jest z toksycznym działaniem samego żelaza.[2]

W anglojęzycznym internecie zauważyć można charakterystyczną pomyłkę - otóż wiele osób widząc nazwę "gluconate" sądzi, że jest to składnik zawierający gluten. A to nie prawda.

Wygląda na to, że sprzedawane w sklepach oliwki, nie są tak czarne jak to by się wydawało.
-------
[1] http://www.oliveoilsource.com/asktheexpert/are-olives-dyed-make-them-black
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Iron%28II%29_gluconate

poniedziałek, 9 lutego 2015

Odkamieniacze

Zdarzyła mi się kiedyś taka historia ze strasznie zatwardziałym czajnikiem.

Czajnik elektryczny to jedno z urządzeń, które w pokoju akademika stanowią absolutną podstawę bytu, będąc równie niezbędnym jak lodówka. W tym przypadku chodziło o jeden czajnik używany do herbat, kaszek, kisielków i zupek przez sześć osób, w którym w związku z intensywnym wykorzystaniem nagromadziło się z czasem dość dużo ciemnożółtego kamienia. Odpadający od ścianek i grzejnej spirali kamień tak długo pozostawał poza naszą uwagą, dopóki podczas nalewania nie puściło luźno osadzone sitko przy dzióbku, przez co kilka nieestetycznych skorupek wpadło do herbaty jednemu z nas.
- No to trzeba chyba w końcu to wyczyścić - powiedział ktoś zaglądając do zaskorupiałego wnętrza, i delikatnie tonem swej wypowiedzi sugerując, że powinien to być ktoś z nas.
- Lepiej kupić odkamieniacz - zaproponował ktoś inny.
- A po co odkamieniacz. Nasypie się kwasku cytrynowego i zostawi na jakiś czas - wtrąciłem.
- A zadziała tak jak odkamieniacz?
- Chyba z połowa odkamieniaczy to kwasek cytrynowy z dodatkami - odpowiedziałem mądrząc się i podpierając autorytetem studenta chemii. Spróbowali i zadziałało tak jak sądziłem.

Ale po co teraz to tutaj opowiadam? A no po to aby mieć dobry pretekst do opowiedzenia o co chodzi w odkamienianiu i czym są właściwie sklepowe odkamieniacze. A z rozmów w ludźmi wynikało mi, że wielu nie wie czym jest ten kamień, dlatego też sądzą że do jego usunięcia trzeba koniecznie używać specjalnych odkamieniaczy, mających specjalną właściwość odkamieniania i że zwykły kwasek nie wystarcza.

Kamień kotłowy stanowi stały, nierozpuszczalny osad mineralny, utworzony z soli zawartych w wodzie. Najczęściej są to sole wapnia i magnezu w formie węglanów. Związki te nie są rozpuszczalne w wodzie, chyba że towarzyszy im dwutlenek węgla. Ten, rozpuszczając się w wodzie tworzy lekko kwaśny roztwór z przewagą jonów wodorowęglanowych. W tym roztworze rozpuszczać się mogą minerały wapnia, przez co powstaje rozpuszczalny wodorowęglan.

Jako że wapń i magnez są w naturze pospolite, ich wodorowęglany stanowią stałą domieszkę w wodach powierzchniowych i podziemnych. Wraz z wodą trafiały dawniej do kotłów parowych, zaś obecnie do naszych czajników. Pod wpływem wysokiej temperatury wodorowęglany rozpadają się wydzielając dwutlenek węgla a stały węglan osiada na najgorętszych częściach, to jest ściankach i dnie lub na spirali grzejnej, tworząc kruchą lecz twardą warstewkę. Dodatkowo w materiale tej warstewki chętnie osadzają się inne metale, zwykle żelazo, które w formie małych domieszek magnetytu podbarwia osad na żółtobrązowo.
Kamień ten ma tą właściwość, że niezbyt dobrze przewodzi ciepło. Sprawność kotła, grzałki, rekuperatora czy czajnika spada wraz z narastaniem warstwy, co odbija się na ilości paliwa czy prądu potrzebnych do zagrzania wody. Co gorsza kamień może doprowadzać do przegrzewania się elementów grzejnych i ich szybszego zepsucia. W niektórych przypadkach odkładanie się w cienkich przewodach lub filtrach może doprowadzać do ich zatkania. Dlatego dobrze jest go usuwać.
Skrajny przypadek kamienia zarastającego od wewnątrz rurę doprowadzającą wodę

Czym można usuwać kamień? W jego skład wchodzą węglany podobnie jak w kredzie, dlatego też podobnie jak ona rozpuszczać się będzie w kwasach. Zatem aby go usunąć należy po prostu potraktować nasz czajnik czymś kwaśnym.
W większości przypadków najzupełniej wystarczy ocet lub sok z cytryny, ewentualnie kilka łyżeczek kwasku cytrynowego w szklance wody. Naczynie zostawić z kwasem na godzinę lub kilka aż większość osadu się rozpuści, potem wylać, przepłukać, dla pozbycia się kwaśnego posmaku można zagotować nieco czystej wody i też wylać. Nie trzeba być chemikiem aby takie rzeczy znać.

Skoro jednak ludzie mimo to sięgają po odkamieniacze, dobrze by było rozpatrzeć co też takiego zawierają, tym bardziej że jak widzę z przeglądu internetu, przypadkowe napicie się wody z takim środkiem nie jest wcale takie rzadkie.

Kwas cytrynowy - z prostego przejrzenia ofert wynika, że jakieś 30% odkamieniaczy to albo sam kwas cytrynowy albo kwas z dodatkami, chodzi zwłaszcza o środki reklamowane jako ekologiczne . Tymi dodatkami może być kwas winowy lub mlekowy, rzadziej jabłkowy czy maleinowy, które pomagają w rozpuszczaniu przez tworzenie związków z kationami. Nie jest trujący, ale może podrażniać oczy i usta.
Kwas amidosulfonowy - preparaty bez kwasu cytrynowego z reguły zawierają ten właśnie składnik, w wielu przypadkach pojawia się mieszanka obu kwasów, są to na przykład preparaty Izo czy Kamyk. Jest to pochodna kwasu siarkowego, z jedną grupą hydroksylową zastąpioną cząsteczką amoniaku. Ma postać białego, drobnokrystalicznego proszku słabo rozpuszczalnego w wodzie. Rozpuszczając się dysocjuje jak średnio mocny kwas. W odróżnieniu od kwasów mineralnych jak azotowy czy solny ma tą zaletę, że nie jest płynem, zatem może być sprzedawany w saszetkach. Ponadto nie jest higroskopijny i na sucho nie ma właściwości żrących. Nie jest też trujący ale podobnie jak inne kwasy podrażnia oczy i usta. W razie wypicia roztworu należy popić go większą ilością wody, nie wywoływać wymiotów.

Kwas ten jest też składnikiem płynów czyszczących i usuwających rdzę, a więc płynów do toalet i powierzchni metalowych. W odróżnieniu od kwasów mineralnych zmieszany z wybielaczami nie powoduje wydzielania chloru.

Kwas metanosulfonowy - rzadziej używana inna pochodna kwasu siarkowego, ma postać gęstego płynu stąd zwykle jest używany w środkach płynnych.

W preparatach płynnych do odkamieniania powierzchni lub maszyn często stosowane są też silne kwasy mineralne, fosforowy i azotowy. Niektóre środki do usuwania kamienia z ekspresów do kawy czy zmywarek zawierają dodatkowo tajemniczo brzmiący kwas etidronowy. Jest to pochodna kwasu fosforowego, jednak jej dodatek nie ma na celu zwiększenie kwaśności; ma właściwości chelatujące, to jest tworzy z jonami metali kompleksy, co niejako usuwa wolne jony z roztworu. Usuwanie jonów uwalnianych z osadu powoduje przyspieszenie rozpuszczania. Dodatkowo środek kompleksujący usuwa jony żelaza, pomagając zmywać także rdzawe zacieki.
Oprócz wymienionych kwasów, środki takie zawierają też często detergenty aby usuwać tłuste zabrudzenia, mogą zawierać wybielacze, zwłaszcza środki do ekspresów, preparaty do powierzchni metalowych mogą zawierać inhibitory korozji; niektóre płynne środki są zabarwiane, aby można było się zorientować, czy wypłukało się pozostałości. Z reguły na opakowaniach pojawiają się informacje do jakich powierzchni nie należy ich stosować - na przykład płyny do czyszczenia armatury z kwasem azotowym i fosforowym mogą reagować z metalem, więc wlewanie ich do garnków czy ekspresów może nie być dobrym pomysłem.

W wielu urządzeniach stosowane są dodatkowo środki zapobiegające osadzaniu kamienia, w większości przypadków są to preparaty zmiękczające wodę, to jest tworzące z jonami wapnia i magnezu rozpuszczalne, nie odkładające się połączenia. W ich skład mogą wchodzić polifosforany i fosfoniany takie jak wyżej wymieniony kwas etidronowy, mogą to być kwasy polikarboksylowe, mogą to być wymieniacze jonów w formie bardzo drobnego proszku jak zeolity czy żywice jonowymienne które wchłaniają wapń. Spotkałem też środki zawierające węglan sodu, mające chyba powodować wytrącanie się wapnia w formie koloidu w roztworze a nie jako osad na powierzchniach.
Odkładaniu kamienia zapobiega też zmiękczanie wody - wiele osób używa dzbanków z filtrem zmiękczającym, zawierającym żywicę jonowymienną, i używają jej do robienia kawy i herbaty. Posiadacze filtrów membranowych mogą też użyć nienamineralizowanej wody.

Zwrócę jeszcze uwagę na osad powstający na wannach i umywalkach z powodu używania mydła. Mydło to sodowa lub potasowa sól kwasów tłuszczowych, zwykle kwasu stearynowego i laurynowego. W twardej wodzie następuje wymiana jonów. Powstające mydła wapniowe i magnezowe są trudno rozpuszczalne, mają bardziej mazistą konsystencję (są zresztą składnikami suchych smarów) i osadzają się na powierzchniach. Na mydlanej warstewce może potem dodatkowo osadzać się kamień.
Osad taki można zmyć kombinacją kwasu i detergentów. Kwasy takie jak ocet czy sok z cytryny zamieniają mydło, będące solą kwasu tłuszczowego, w tenże kwas w formie swobodnej. Kwasy tłuszczowe są tłustymi maziami* które dają się zmywać detergentem.

Mam nadzieję że nieco rozjaśniłem w głowach.

-------
* Pouczające będzie tu doświadczenie w którym najpierw smarujemy talerz mydłem, a potem posypujemy kwaskiem lub polewamy octem - talerz zrobi się tłusty w dotyku, jak gdyby posmarowano go masłem.

poniedziałek, 12 stycznia 2015

Chemicy i ich zatrucia

W  artykule na temat anegdot o chemikach, gdzie omawiałem ich odkrycia, wspomniałem że w odróżnieniu od słodzików czy innych dobroczynnych substancji, o tych którzy przypadkiem odkryli silną truciznę mogliśmy nie usłyszeć. Tymczasem wygląda na to, że jednak nie. Niektóre takie przypadki znanych zatruć chemików udało mi się wygrzebać.
A wszystko przez nieostrożność i odrobinę pecha...

Kropla która powali słonia
W roku 1964 grupa badaczy pod przewodnictwem Kennetha Bentley'a zajmowała się otrzymywaniem pochodnych tebainy, opiatu podobnego do morfiny, o nowych, bardziej korzystnych właściwościach leczniczych. Zasadniczo wiedzieli oni, że otrzymywane związki mogą mieć działanie na organizm, najwyraźniej jednak nie pilnowali się tak bardzo, skoro pewnego dnia jeden z nich zamieszał w dzbanku kawy szklaną bagietką, zanieczyszczoną śladami nowo otrzymanego związku. Śladowe ilości związku wystarczały, aby dziesięciu badaczy wpadło w śpiączkę. Jak się potem okazało, nowa pochodna, nazwana potem Etorfiną, jest 2 tysiące razy silniejsza od morfiny. Nie nadaje się na narkotyk bo zbyt łatwo można ją przedawkować. Znalazła zastosowanie do obezwładniania dużych zwierząt, efekt usypiania następuje bowiem bardzo szybko i równie szybko ustępuje po podaniu antidotum.[1]

Etorfina w dawce 4 mg jest używana w strzałkach do usypiania słoni.


Kapnęło
Gdy w grudniu 1936 roku chemicy IG Farben pod przewodnictwem Gerharda Schradera otrzymali nowy związek fosforoorganiczny, sądzili że będzie to tylko kolejny insektycyd, do zwalczania mszyc albo wszy. O tym że środek może się okazać skuteczną bronią wobec ludzi, przekonali się w styczniu zupełnie niechcący, gdy jednemu z asystentów kapnęła na stół jedna kropla nowego związku. Wkrótce kilku chemików doznało bólu głowy, duszności i zwężenia źrenic. Objawy osłabienia utrzymywały się u niektórych do kilku tygodni. Nowym związkiem zainteresowało się wojsko. Dziś znany jest jako środek paralityczno-drgawkowy Tabun.[2]

Niebezpieczne eksperymenty
Świetny chemik Humphry Davy, znany z wykorzystania prądu elektrycznego do wyizolowania nowych pierwiastków, u początków swej kariery naukowej zajmował się badaniem wpływu różnych gazów na organizm ludzki. To on doprowadził do tego, że wdychanie gazu rozweselającego stało się popularną rozrywką. Jako pierwszy też zauważył że gaz ten działa znieczulająco, ale inni badacze zignorowali to doniesienie. W pewnym okresie stał się nawet uzależniony od tego środka.

Mniej znanym epizodem tych badań, było doświadczenie z wdychaniem gazu świetlnego - produktu przepuszczania pary wodnej przez żarzący się węgiel, zawierającego znaczne ilości wodoru i tlenku węgla, czyli czadu. Oba te gazy są palne i przez długi czas używano ich do latarni miejskich. Davy sprawdzał działanie gazu, nie wiedząc w jak wielkim jest niebezpieczeństwie.
Nabrał go do pęcherza i przy pomocy rurki wziął pierwszy wdech. Był wtedy sam, nie przyszło mu do głowy angażować asystenta. Po pierwszym hauście gazu poczuł duszności i ból w piersi po czym zemdlał. Torba z gazem obsunęła mu się a rurka wypadła z ust. I całe szczęście, bo drugiego wdechu mógłby nie przeżyć. Po odzyskaniu przytomności zmierzył sobie jeszcze puls i wyszedł do ogrodu gdzie zemdlał jeszcze raz. Ale po kilku dniach powtórzył doświadczenie i opisał wyniki.[3]

Równie niebezpieczny był zwyczaj Karola Scheelego aby próbować i wąchać substancji nad którymi pracował. Gdy w wieku 46 lat zmarł lekarze podejrzewali zatrucie rtęcią, sądząc jednak po liście badań i ich opisach mogła być to kombinacja zatrucia rtęcią, arsenem i kwasem fluorowodorowym.

Prezentacja
Thomas Midgley, o którym wspominałem w poprzednich wpisach (to ten który przemywał oczy rtęcią) najbardziej znany jest z dwóch odkryć - zastosowania freonów w chłodnictwie i związków ołowiu jako przeciwstukowego dodatku do benzyny. W tym ostatnim przypadku wytwarzanie i przechowywanie dodatku, którym był tetraetylenek ołowiu, było procesem bardzo niebezpiecznym. Po kilku śmiertelnych zatruciach w zakładzie Du Pont pracownicy zastrajkowali a prasa rozpisywała się na temat planów dodawania trucizny do paliwa.
Dlatego też Midgley w 1924 roku zorganizował nietypową konferencję prasową. Przekonywał na niej, że ilości związku jakie znajdą się w paliwie są mniej toksyczne niż sama benzyna, a nawet - tutaj wyjął buteleczkę z czystym tetraetylenkiem - i czysty nie jest tak trujący jak to mówią. Na dowód odkręcił buteleczkę i zaciągnął się jej oparami. Potem wylał odrobinę na ręce i rozsmarował. Tak więc widzicie państwo, nic się nie dzieje - przekonywał.
Po tej prezentacji musiał pójść na kilkumiesięczny urlop, podczas którego zmagał się z objawami ciężkiego zatrucia ołowiem.[4]

Pomimo zabezpieczeń
Czasem jednak zabezpieczenia niewiele pomogą. Gdy w 1996 roku Karen Wetterhahn pracowała nad dimetylortęcią, znajdowała się w nowoczesnym laboratorium, a podnosząc fiolkę z kroplą związku miała na rękach lateksowe rękawiczki a na twarzy zasłonę. Przypadkiem fiolka pękła podczas manipulacji a ok. 0,5 ml związku rozprysnęło się po rękawiczkach. Zgodnie z zasadami zdjęła rękawiczki i części ubioru które mogły zostać skażone i wrzuciła do pojemnika na odpady niebezpieczne. Kilka miesięcy później zaczęła doznawać objawów postępującej degradacji układu nerwowego. Jak się okazało, niewielka ilość dimetylortęci zdążyła w ciągu kilku minut przeniknąć przez rękawiczki i wniknąć w skórę. Stamtąd przedostała się do krwi a potem do mózgu, osiągając śmiertelne stężenie. Niespełna rok po wypadku badaczka zmarła z powodu ciężkiego zatrucia tym związkiem.[5]

-------
[1]  http://file.zums.ac.ir/ebook/190-Drugs%20of%20Abuse-Michael%20J.%20Ph.D.%20Kuhar-0761479449-Marshall%20Cavendish%20Corporation-2012-320-$85.pdf str.10
[2]  http://www.epidemiologyandtoxicology.org/files/Nerve_Agents_Sarin_Hx_MoAGEORGE_1_.pdf
[3] Robert Hunt, Dictionary of National Biography volume 14, Humphry Davy
[4]  http://www.psychedelicporcupine.co.uk/2010/05/thomas-midgley-jr-the-worlds-most-destructive-man/
[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Karen_Wetterhahn

piątek, 14 listopada 2014

Poison story (7.) - Szatański dymek

Hrabia Hipolit Visart de Bocarme był gwałtownikiem i idealnie nadawałby się na bohatera historycznej tragedii. Pochodził ze znanej i szanowanej belgijskiej rodziny szlacheckiej, mającej majątki w zamorskich koloniach. Wedle rodzinnej opowieści urodził się na statku miotanym sztormem podczas podróży do Malezji, co nadało mu gwałtowny charakter ze skłonnością do awantur. Wychowywany przez malezyjskie matki dostał kiedyś do zjedzenia cząstkę lwiego serca, aby nabrał odwagi. Gdy jego ojciec stracił lukratywne stanowisko w kolonii na Jawie, przeniósł się wraz z nim do Arkansas, gdzie odpierając ataki Indian pomagał w zakładaniu kolejnej kolonii. Włóczył się z traperami i polował na dziką zwierzynę, jednak długo nie wytrzymał na prowincji. Gdy wreszcie w latach 40. XIX wieku wylądował w Belgii był bogaty w doświadczenia, lecz ubogi majątkowo.

Dzięki powiązaniom rodzinnym był jednak wystarczająco "na poziomie" aby móc ożenić się z Lidią Fougnies du Bois, z bogatej rodziny kupieckiej, która dorobiła się na handlu towarami kolonijnymi.
Jak mówiono potem, Lidia miała romantyczne usposobienie, nie dosyć, że zaczytywała się w młodości opowieściami o wielkich miłościach, ale wreszcie sama zaczęła pisać romanse, nie osiągając jednak większego sukcesu.
Żona wniosła pokaźny posag, który pomógł w utrzymaniu czwórki dzieci i średniowiecznego zamku  Bitremont, jednak pieniądze szybko się kończyły. Hrabiostwo musieli zwolnić część służby i ograniczyć niektóre rozrywki  aż wreszcie wyprzedawać ziemię. Pewną nadzieję na poprawę sytuacji dawał spadek po ojcu Lidii, właścicielu potężnego majątku. Niestety gdy otworzono testament okazało się, że większość swego majątku przekazał synowi Gustawowi. Był to człowiek chorowity, od dłuższego czasu narzekający na zdrowie, z powodu amputowanej stopy mający problemy z poruszaniem się, toteż małżonkowie mieli nadzieję na jego szybką śmierć i przekazanie spadku.
Jednak w 1850 roku Gustaw ogłosił, że się zaręcza.

Łatwo domyśleć się reakcji de Bocarme'ów - jeśli właściciel większości majątku ożeni się, w razie jego śmierci pieniądze przypadną żonie. Nie była to zbyt miła perspektywa.
20 listopada Gustaw przybywa do Bitremontu na zaproszenie siostry. Lidia musi niestety odmówić jego prośbie uczestnictwa w ślubie, hrabiostwo będą bowiem w tym czasie wyjeżdżać. Trudno, zdarza się. Wizyta przebiegała zupełnie spokojnie aż do kolacji, kiedy to hrabia wyprosił służbę i dzieci, chcąc zjeść ją tylko z siostrą i szwagrem. Drzwi zostają zamknięte. Atmosfera tej chwili jest najzupełniej odpowiednia, noc była to bowiem burzliwa i deszczowa.
Służący mimo nakazu oddalenia się, kręci się na korytarzu pod jadalnią. Dzięki temu wyraźnie słyszy rumor wewnątrz, trzask przewracanego krzesła i okrzyk "Przebacz!". Po kilku minutach drzwi otwierają się, zaś Hipolit w zmiętym ubraniu  oznajmia zdumionej służbie, że szwagier Gustaw nagle zmarł.
Miał podobno nagle zacząć skarżyć się na ból głowy. Potem osunął się z krzesła a jego ciałem wstrząsały konwulsje. Następnie zwiotczał i przestał oddychać. To z pewnością nagły udar mózgu - stwierdził hrabia, po czym poprosił służących o wiadro octu aby móc obmyć zwłoki i przygotować do pogrzebu. Równocześnie bardzo stanowczo zakazał komukolwiek ze służby udawać się do miasta. Gdy hrabia i hrabina obmywali octem trupa, a następnie skrobali zaplamione deski podłogi, cały czas zapewniając że to tylko tragiczny wypadek, służący opowiedział o wszystkim mieszkającemu obok księdzu. Ten, nie czując się związany żądaniami hrabiego, udał się co prędzej do miasta. Następnego dnia na zamek przybył sędzia aby rzecz zbadać, albowiem sami przyznacie, że okoliczności tej śmierci nie mogły być już chyba bardziej podejrzane.

Zarówno na dłoniach hrabiego jak i na ubraniu zmarłego widać było ślady szamotaniny a nawet głębokie ugryzienie - to skutek konwulsji, tłumaczył Hipolit. Na twarzy i języku zmarłego widać było oparzenia chemiczne - to przez wymioty, tłumaczył hrabia. Sekcja zwłok wykazała śmierć gwałtowną, wskutek wypicia żrącej cieczy, zarazem jednak nie znaleziono tam ani ługu kaustycznego ani kwasu. Co takiego zatem wypił Gustaw?

Zbadaniem wnętrzności zmarłego zajął się świetny chemik Jan Servais Stas, znany z badań nad ustaleniem względnej masy atomowej. On także nie znalazł ani potażu ani kwasu, co jednak zastanowiło go, to że oprócz silnej woni octu wyczuł w preparatach wyraźny zapach cygar. On sam nie znosił tej używki, zakazywał nawet asystentom palenia przed pracą, gdyż byli wówczas przesiąknięci nieznośnym zapachem. Czy zmarły palił cygara? - zapytał policję. Ależ skąd, miał za słabe płuca.
Czy zatem - zastanowił się Stas - śmierć mogło wywołać otrucie wyciągiem tytoniowym? Jeśli nawet tak było, stanowiło kłopot udowodnienie tego przed sądem. Dotychczas bowiem nikt nie opracował metody, mogącej niezbicie dowieść otrucia alkaloidami roślinnymi. Zatem należało taką metodę opracować...


Tytoń szlachetny to silnie rosnąca, jednoroczna roślina zielna z rodziny psiankowatych. W dobrych warunkach dorasta do trzech metrów, szeroko rozkładając duże, gęsto owłosione liście. Pochodzi prawdopodobnie z Andów, i stanowi hybrydę dwóch innych dzikich gatunków w tym machorki, ślady uprawy w tamtym regionie pochodzą z aż XV wieku p.n.e.[1] Ślady użytku w medycynie Indian ameryki północnej pochodzą z pierwszych wieków naszej ery. Wyciągi rośliny używane były do opatrywania ran i jako środek przeciwbólowy, wraz z szałwią na kaszel i choroby płuc. Tytoń palony w drewnianych fajkach, często z dodatkiem innych ziół, był środkiem mogącym zarówno oczyszczać myśli jak i prowadzić do odurzenia z halucynacjami, z tego też powodu uważany był za dar bogów i używany w magicznych i szamańskich rytuałach. Słynna "fajka pokoju" stanowi najbardziej znany przykład; jej palenie było zarówno symbolem zawarcia przymierza jak i sposobem odprawiania modlitw, które wraz z dymem miały unieść się do nieba. Ceremonia palenia była traktowana jak rytuał religijny, a roślina jak świętość, z tego też powodu nadużywanie tytoniu było powszechnie potępiane.
Po przybyciu pierwszych Europejczyków, zostali oni poczęstowani tytoniem. Stanowił on też prezent pojednawczy a nawet walutę. Oczywiście biały człowiek nie specjalnie przejmował się rytuałami i obyczajami tubylców, toteż tytoń zaczęto stosować jako codzienną używkę. Za pierwszego nałogowego palacza uważany jest powszechnie członek pierwszej wyprawy Rodrigo de Jerez, który spotkał się na Kubie ze zwyczajem palenia zwitków liści. Tak sobie to przypodobał, że zebrawszy odpowiedni zapas, praktykował palenie w rodzinnym miasteczku Ayamonte a nawet zachęcał sąsiadów.
Nie skończyło się to dla niego zbyt dobrze - hiszpańskiej inkwizycji doniesiono wkrótce, że Rodrigo praktykuje pogański zwyczaj, zaś po krótkim procesie uznano, iż tylko diabeł mógł sprawić, że człowiek zyskuje siły po wdychaniu dymu i chce otaczać się jego niemiłym zapachem, toteż skazano go na pokutę, siedem lat więzienia i tym samym przymusowy odwyk.

Koloniści szybko polubili nową używkę. Pierwszym który wysyłał tytoń do Europy był Diego Kolumb, najstarszy syn Krzysztofa. Potem jednak szerzej znanym propagatorem stał się francuski dyplomata Jean Nicot, który spotkał się z używką jako ambasador w Lizbonie. Uważał go za wartościowe zioło lecznicze, zażywane w formie naparów, przez żucie lub wziewnie po roztarciu na proszek, czyli tabakę. Opublikował nawet pracę w której polecał zażywanie jako lek na najrozmaitsze choroby, i zapewne skończyłoby się na paru traktatach, gdy by nie to, że Katarzyna Medycejska doznawała w tym okresie silnych migren.
Nicot polecił jej tabakę, co najwyraźniej poskutkowało a królowa polubiła nową roślinę. Za jej przykładem tabakę zażywali ludzie dworu aż wreszcie stała się popularną używką wśród arystokratycznej młodzieży.
O Nicot'cie  pamiętano jeszcze wówczas, gdy ustalano pozycję systematyczną rośliny. Nazwano ją Nicotiana tabacum właśnie dla utrwalenia tego pierwszego propagatora. Nazwa tabacum wywodzi się z określenia używanego przez tubylców, tabaco lub tavaco, które jednak w rzeczywistości oznaczało trzcinową rurę w której palono liście wciągając dym nosem, a nie samo zioło.

Niespełna wiek po wprowadzeniu do Europy, tytoń miał status panaceum. Leczono nim krosty, bielactwo, czyraki, owrzodzenia a nawet raka, polecano na długowieczność, niestrawność, osłabienie, zimnicę i co tylko przyszło medykom do głowy. W czasie epidemii był uważany za środek zapobiegawczy. Ponieważ w tym czasie za przyczynę epidemii uważano lotne wapory i złe powietrze, wydawało się że wystarczy zabić czymś niemiłe zapachy, a choroba przestanie się roznosić. Idąc tym tropem władze Londynu podczas epidemii  w 1665 roku rozdawały tytoń dzieciom uczącym się w szkołach, oraz biedocie, polecając palić w pomieszczeniach.
Zarazem jednak tytoń był lekiem mało bezpiecznym, w nadmiarze wywoływał wymioty, kołatanie serca i zaburzenia oddychania. Czasem nadużycie soku lub wywaru kończyło się zatruciem, co z uwagi na dużą zmienność zawartości substancji zależnie od rośliny było trudne do uniknięcia. Z drugiej strony ówczesna medycyna chętnie stosowała takie środki jak arszenik czy strychnina, więc na tym tle tytoń nie wypadał jeszcze tak źle.
Niezwykłą popularność zyskał sobie tytoń w bardzo nietypowym zastosowaniu, które przebija nawet najdziwniejsze pomysły dzisiejszej medycyny alternatywnej. Była to lewatywa tytoniowym dymem.
Medycyna w tym czasie nie była pewna co właściwie jest przyczyną śmierci w takich przypadkach jak utonięcie lub uduszenie. Teoria humoralna mówiła, że utonięcie powoduje powstanie w ciele nadmiaru wilgoci i wychłodzenie, z drugiej strony trudno było nie zauważyć roli zatamowania oddechu. Praktycznym rozwinięciem teorii były metody "ratowania" polegające na wlewaniu do ust alkoholu, poruszania ramionami i nogami, oraz rozcierania członków, by pobudzić krążenie i rozgrzać ciało, co można zresztą znaleźć w wielu starszych powieściach. Lewatywę dymem uważano za bardzo skuteczny sposób rozgrzewający i pobudzający, toteż zaczęto go stosować w przypadku utonięć. Wielu lekarzy stosowało zarówno wdmuchiwanie powietrza do płuc jak i dymu do odbytu, uważając za ważniejszy ten drugi zabieg. Przekonanie to doprowadziło do tego, iż na początku XIX wieku w różnych miejscach nad Tamizą umieszczono zestawy ratunkowe, zawierające niewielki miech, garść tytoniu oraz rurkę.
Miech mógł też służyć do respiracji płuc. Jednak już wkrótce medyczne zastosowania tytoniu zaczęły stawać się coraz mniej popularne, zwłaszcza od czasu wykazania jak bardzo toksyczny jest to środek.
Pierwsze doświadczenia nad działaniem dużych dawek przeprowadzał Benjamin Brodie, który na początku XIX wieku wykazał, że wyciąg nikotynowy może zatrzymywać akcję serca. W 1828 roku Posselt izoluje z liści oleisty składnik aktywny, nazwany nikotyną.

Nikotyna to alkaloid o wyraźnych właściwościach pobudzających, oraz stosunkowo prostej budowie, jest to pierścień pirydyny połączony z pięciokątną pirolidyną. Atom węgla przy wiązaniu łączącym ma niesymetryczne otoczenie, stanowiąc decydujące o czynności optycznej centrum setereogeniczne. Z tego też powodu możliwe stają się dwie formy różniące się konfiguracją i podobne do siebie jak lustrzane odbicia - naturalna (-)-nikotyna i syntetyczna (+)-nikotyna. Różnią się też toksycznością.
Czysta nikotyna to oleista, brązowa ciecz, mieszająca się z wodą, natomiast zapach zwykle opisywany jest jako ostry - chociaż gdy miałem ostatnio okazję powąchać czystą nikotynę w laboratorium, zdziwił mnie miękki zapach, przypominający podpieczony wafel od lodów. Działając bezpośrednio na tkanki wywołuje podrażnienia i oparzenia. Już dawka 1-1,5 mg/kg masy ciała może wywołać śmiertelne zatrucie, co oznaczałoby toksyczność równie wysoką jak cyjanek, u nałogowców występuje pewna tolerancja.

Jest aminą o słabych właściwościach zasadowych. Pod wpływem kwasów zamienia się w sól amoniową bardzo dobrze rozpuszczalną w wodzie
Zawarta w tytoniu ulatnia się podczas spalania liści, ale nie w całości lecz tylko jakieś 10%. Wdychana wchodzi w kontakt z nabłonkiem wyścielającym drogi oddechowe. I tutaj znaczenie dla wchłaniania mają własności związku - dym jest zazwyczaj kwaśny i przejściowo zakwasza śluz pokrywający nabłonek. W takich warunkach związek przechodzi w formę jonową, która słabo wchłania się do organizmu, dlatego często papierosy zawierają dodatki uwalniające amoniak alkalizujący dym i zwiększający wchłanianie. Lekko zasadowa jest w normalnych warunkach ślina, dlatego żucie tytoniu pozwala wchłonąć znacznie więcej aktywnych substancji. W pewnych regionach działanie dodatkowo wzmacnia się, dodając do żutego tytoniu sody lub wapna (dokładnie ten sam mechanizm działa z betelem i koką, których liście były przeżuwane z wapnem).

Wciąganie tabaki podobnie jak palenie i żucie, także opiera się na wchłanianiu nikotyny, tyle że poprzez śluzówkę nosa, i to właśnie ten efekt ma działanie pobudzające, nie zaś samo kichanie. W formie tabaki tytoń przywędrował do Polski. Początkowo były to tabaki na pół chałupnicze, ucierane w nieemaliowanych garnkach glinianych czy donicach, często z dodatkiem popiołu, aby bardziej w nosie kręciło. Za króla Augusta znaną producentką tabaki stała się niejaka Syrakuzana, Włoszka urabiająca tabakę w formie groszków rozcieranych w palcach. Tytoń był zaprawiany lawendą lub skórką pomarańczy, a dla większej ostrości dodawano do niego siarczanu cynku lub żelaza. Jej tabaka zyskała taką popularność, że zaczęła być podrabiana w innych regionach. Złośliwi przekręcali jej imię na Srajkoziana. Bywało, że dla większego szczypania dodawano do tabaki pieprzu, tartych cegieł czy nawet soli.[2]
W Krajach Skandynawskich popularnym sposobem zażywania tytoniu jest snus, czyli torebeczka z tytoniem wkładana pod wargę i ssana.

Ostatecznie najbardziej popularnym sposobem zażycia tytoniu, jest jego palenie. Początkowo europejczycy naśladowali tubylców, paląc tytoń w trzcinowych rurach i wdychając dym nosem. Potem popularniejsze stały się fajki a dym zaczęto wdychać ustami. Poza fajkami zwykłymi i wodnymi znano właściwie tylko cygara robione ze skręconych liści, zawierające duża ilość rośliny. Dopiero potem zaczęto produkować mniejsze i wygodniejsze cygaretki, zawierające wewnątrz masę z pokruszonych liści zawiniętych w pojedynczy liść.
To co znamy dziś jako papierosy jest wynalazkiem względnie młodym - pomysł cygaretek zawijanych w cienki papier wprowadził w 1880 roku Albert Bonsack. Wynalazku wraz ze specjalną maszynką do zawijania początkowo nie chciano kupować, uważając że "papierowa cygaretka" jest gorsza w smaku i pewnie robi się ją ze zmiotek po cygarach. Pewien wpływ miały tu też obawy ze strony producentów cygar - glizownica pozwalała w krótkim czasie wyprodukować tyle papierosów, ile zakładom z wieloma robotnikami zajmowało tygodnie. Wynalazca wszedł więc w odpowiednią spółkę i zaczął produkować papierosy, które za sprawą niższej ceny i poręcznych rozmiarów szybko zyskały popularność na całym świecie. W Polsce pojawiły się na przełomie XIX i XX wieku.

Upowszechnienie papierosów spowodowało też jego umasowienie, co szybko zaczęło wywoływać kłopoty. Już w XIX wieku lekarze wyrażali obawy o wpływ palenia na zdrowie. Było wiadomo że wdychanie dymu przez węglarzy i kominiarzy szkodzi na płuca i że wśród ludzi tych częstszy jest rak płuca, dlatego w 1912 roku dr Azaak Adler ogłosił, że papenie tytoniu działa podobnie. Jednak badania polegające na obserwacji że wielu chorych na raka paliło, były niedostateczne - w końcu paliła duża część społeczeństwa.
Po zakończeniu I wojny światowej zaobserwowano gwałtowny wzrost zachorowań na nowotwory płuc, krtani i języka, co w latach 30. poważnie zaniepokoiło lekarzy. Dziwne jest w tej sytuacji zignorowanie doniesienia niemieckiego lekarza Fritza Lickinta, który najpierw w 1925 roku zwrócił na częstsze nowotwory żoładka u palaczy, a potem w 1929 wydał obszerną pracę statystycznie udowadniającą związek palenia z rakiem płuc.
Do zignorowania Lickinta częściowo przyczyniła się propaganda niemieckich firm tytoniowych, a częściowo jego poglądy polityczne - był socjaldemokratą, co wobec rosnącego w siłę ruchu nazistowskiego było niepożądane. W 1934 stracił pracę, a potem został wcielony do wojska jako lekarz frontowy, gdzie przeżył całą wojnę. Ironią losu było to, że jego wyniki stały się potem podstawą dla nazistowskiej kampanii antynikotynowej.
Stanowiący centrum nazistowskiej ideologii plan przebudowy społeczeństwa i wykształcenia idealnego narodu, obejmował też eliminację czynników osłabiających silę i morale. Za jeden z nich uznano szkodliwe używki, a w szczególności palenie papierosów. W dodatku wczesne badania wskazywały na zmniejszenie płodności za  sprawą większej ilości poronień i wad u dzieci matek palących - a przecież do budowy nowego społeczeństwa potrzebne były w pełni płodne, zdrowe matki. Dlatego w latach 30. doprowadziło to do zakazów palenia w tramwajach i miejscach publicznych, znane stało się też wtedy pojęcie "palenia biernego".
Nazistowscy badacze opublikowali w latach 1939-45 szereg obszernych badań wskazujących na szkodliwość palenia, w tym badań z grupą porównawczą, spełniających wszelkie wymogi statystyki. Za najważniejszy skutek palenia uznano wtedy choroby serca. Pod koniec wojny pojawiła się nawet praca opisująca wyniki autopsji kilkudziesięciu żołnierzy, którzy zmarli z powodu zawału - większość była palaczami i miała zniszczone płuca. Sam Hitler był przeciwnikiem palenia - uważał je za objaw dekadentyzmu, oraz "zemstę czerwonych", a także osłabiający nałóg osłabiający tężyznę fizyczną. Namawiał współpracowników do rzucenia nałogu i zawsze irytował go zwyczaj Goeringa do palenia w pomieszczeniach. Miał plany aby po wygranej wojnie zakazać palenia wszędzie.
Kampania antynikotynowa była brudną kampanią - obok uzasadnień ideologicznych chwytała się kojarzenia palenia z "żydowskimi zwyczajami", pisano też że to brudny murzyński zwyczaj niegodny cywilizowanego, białego aryjczyka. Do kampanii włączył się niemiecki kościół Adwentystów Dnia Siódmego. Doszło nawet do wydawania czasopisma z bajkami i śmiesznymi obrazkami o szkodliwych skutkach nikotynizmu.
Kampania była jednak mało skuteczna - aż do rozpoczęcia wojny konsumpcja papierosów rosła bardzo szybko. W czasie wojny przyhamowała głównie z powodu niedoboru surowca na rynku, mimo wzrostu ilości palaczy.

Zaraz zaraz - skoro już wtedy, w tych wojennych czasach ukazały się szczegółowe, dobrze wykonane prace o szkodliwości palenia, to dlaczego po wojnie papierosy nadal były uważane za nieszkodliwe?  Bo tamte prace były nazistowskie.
Dlatego też świat musiał poczekać aż do roku 1950 gdy brytyjski lekarz Richard Doll opublikował swój raport, wykazujący związek palenia z rakiem płuc. Trzy lata później głośna stała się praca opisująca powstawanie raka skóry u myszy posmarowanych smołą tytoniową.
Dziś szkodliwy wpływ papierosów jest już dobrze udowodniony. Główne znaczenie mają tu rakotwórcze produkty częściowej pirolizy tytoniowych okruchów, takie jak arkoleina czy wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, częściowo metale ciężkie jak ołów i kadm zawarte w nawozach a w pewnym stopniu też promieniotwórczy polon gromadzący się na powierzchni liści. Na zdrowie palaczy wpływ ma też tlenek węgla zawarty w dymie.

Po wchłonięciu bardzo szybko zostaje rozprowadzona po organizmie, docierając do mózgu gdzie wywiera właściwe działanie, stanowiąc inhibitor receptora acetylocholinowego.

Komórki nerwowe utrzymują stale pewną nierównowagę ilości jonów między wnętrzem i zewnętrzem. Aktywny transport jonów doprowadza do sytuacji, gdy po wewnętrznej stronie błony komórkowej jest więcej anionów niż w płynie na zewnątrz. W efekcie powstaje niewielki potencjał elektryczny ok. -70 mV. Jego rozładowanie zachodzące poprzez otworzenie kanałów jonowych w błonie i pozwolenie jonom na wpływanie do komórki, wywołuje miejscowe powstanie przeciwnego potencjału o wielkości ok. +30 mV. Ta zmiana potencjału rozchodzi się od neuronu do neuronu, tworząc impuls nerwowy.
W tworzeniu tej elektrycznej nierównowagi udział biorą głownie jony potasu i sodu, których stężenia są sztucznie zmieniane przy pomocy kanałów jonowych - tworów przechodzących przez błonę i wyrzucających na zewnątrz sód i wciągających do środka potas.

Kanały te mogą otwierać się aby przepuścić jony w którąś stronę, jeśli jest to organizmowi potrzebne, co sygnalizują odpowiednie neuroprzekaźniki. Takim kanałem są między innymi receptory acetylocholinowe zlokalizowane w błonach neuronów. Aby kanał się otworzył, organizm musi wydzielić agonistę, czyli substancję która wiążąc się z receptorem otworzy kanał. Taki uniwersalnym agonistą jest acetylocholina, związek będący prostą, czwartorzędową aminą. Identyczne działanie może mieć jednak wiele innych substancji będących aminami, w tym nikotyna.
Otworzenie kanału jonowego zmienia polaryzację błony, co wywołuje krótkotrwałe pobudzenie układu nerwowego. Dlatego substancje będące agonistami tego receptora będą miały działanie pobudzające. W przypadku nikotyny szczególnie chętnie łączy się ona z receptorami komórek nerwowych w nadnerczach, wywołując uwalnianie adrenaliny. Uaktywnia też wydzielanie dopaminy, stąd poprawa samopoczucia.

Ale jak to już wielokrotnie wykazywałem, co za dużo, to nie zdrowo. Kanały jonowe nie powinny pozostawać otwarte zbyt długo, dlatego cholina i nikotyna zwykle dosyć szybko odłączają się od receptora. Jednak przy dużych dawkach, zanim komórka powróci do pierwotnej polaryzacji, receptor jest znów otwierany. Przedłużona depolaryzacja błony wywołuje ostatecznie efekt odwrotny do pierwotnego - aktywność układu nerwowego zmniejsza się.

Objawy zatrucia nikotyną są zazwyczaj dość charakterystyczne. Najpierw następuje faza nadmiernego pobudzenia, co daje takie objawy jak nadmierne pocenie i ślinienie, podwyższone ciśnienie, szybkie bicie serca, drżenie przechodzące w drgawki, bóle brzucha i głowy, wymioty itp. Po tej fazie następuje druga, związana z działaniem hamującym nadmiernych dawek. Następuje gwałtowny spadek ciśnienia, niedowłady i duszności przechodzące w ustanie oddechu wskutek osłabienia mięśni oddechowych. Przyczyną zgonu zwykle jest uduszenie lub ustanie czynności serca.
Dawka śmiertelna to ok. 500 mg nikotyny, o jest raczej trudne do osiągnięcia przez samo palenie papierosów. Teoretycznie możliwe jest przy kombinacji palenia, gum nikotynowych i plastrów. Zanotowano przypadek śmierci dwóch nastolatków, którzy wdychali dym z rury napełnionej tytoniem, którzy za pomocą tej zaimprowizowanej fajki chcieli wywołać u siebie halucynacje, ale to ekstremum.
Większość notowanych zatruć wynikała więc raczej z kontaktu z środkami owadobójczymi na bazie nikotyny. Alkaloid jest dla owadów znacznie bardziej toksyczny niż dla ludzi, i dlatego sok tytoniu, wyciąg wodny a nawet pył z roztartych liści już od wieków były używane do zwalczania szkodników. Aż do lat 50. insektycydy stanowiły drugie najważniejsze zastosowanie tytoniu. Obecnie jednak wycofuje się je ze względu na zbyt mało specyficzne działanie, nikotyna i jej pochodne zabijają bowiem też zwierzęta, no i oczywiście są niebezpieczne dla ludzi. Pochodne z grupy neonikotynidów były uważane za bezpieczną alternatywę ze względu na niską toksyczność wśród ssaków, jednak powiązano je ze zjawiskiem masowego ginięcia pszczół i dlatego są wycofywane.

Jest jednak jeszcze jedno źródło nikotyny, coraz popularniejsze i tym samym niebezpieczne - liquid, czyli płynny wkład do papierosów elektronicznych. Jest to zazwyczaj roztwór nikotyny w glicerynie lub glikolu propylenowym z dodatkami zapachowymi i smakowymi. stężenia nikotyny w takich płynach mogą być dosyć duże, dlatego notowano już zatrucia związane z nieostrożnym obchodzeniem się. Niekiedy wystarcza rozlanie wkładu na dłonie, ręce czy tułowie a także na ubranie mające potem dłuższy kontakt ze skórą, bowiem nikotyna wchłania się przez skórę. Inne przypadki dotyczyły zwilżenia ustnika, czy jedzenia dłońmi na które wcześniej wylał się liquid.
Bardzo wiele zatruć dotyczy dzieci, które liżą niedokręcone buteleczki, przyciągnięte słodkim, owocowym zapachem, lub wypijają płyn z otwartych pojemników, albo wdychają mgiełkę z pozostawionych włączonych urządzeń.
 Wzrost liczby takich przypadków jest dramatyczny - już w tym roku w Stanach Zjednoczonych zdarzyło się 2400 zatruć z tego powodu, z czego ponad połowa dotyczyła dzieci, część z nich wywołała zgon.[3] Niektóre z tych zatruć dotyczyły nastolatków zaprawiających sobie drinki dla wzmocnienia, inne dotyczyły dorosłych smarujących się płynem w zastępstwie plastra nikotynowego.
W przypadku rozlania liquida na skórę, powinno się go szybko zetrzeć, a skórę umyć mydłem. Podobni powinno się postępować z powierzchniami na które wylał się lub kapnął płyn.  W przypadku ubrania powinno się je zdjąć, nawet jeśli wydaje się że plama wyschła. Po przeczytaniu tego fragmentu powinniście się już orientować, że pojemniczków nie powinno się przechowywać w zasięgu dzieci i zwierząt domowych bo może to być dla nich śmiertelnie niebezpieczne.

W przypadku połknięcia nikotyny, jedną z metod leczenia może być podanie węgla aktywnego, zmniejszającego wchłanianie. Leczenie szpitalne zatruć polega głównie na łagodzeniu objawów - w fazie nadmiernego pobudzenia środkami uspokajającymi a w fazie osłabienia podawaniem atropiny, regulacją ciśnienia i wspomaganiem oddechu. Przy zatruciu ostrym z zatrzymaniem oddechu ważna jest sztuczna wentylacja, wówczas bowiem większą szkodę wywołuje niedotlenienie niż samo zatrucie. Zazwyczaj przy takim wspomaganiu objawy ustępują po paru dniach w miarę metabolicznego przerobu nikotyny, i nie pozostawiają długotrwałych następstw.

A co tam u hrabiostwa?
Podczas śledztwa zwrócono uwagę na sprzęt laboratoryjny w domu hrabiego. Podobno w ostatnim czasie zainteresował się chemią. W dodatku znaleziono u niego książkę na temat trujących roślin, w tym także o właściwościach tytoniu.
Służba opowiedziała sędziemu, że w lato Bocarme zamówił duże ilości ciętego tytoniu, rzekomo na zapas do skręcania cygaretek, choć nie widziano potem aby tak często palił. Jeśli połączyć to z informacją o zakopanych w kącie ogrodu zdechłych nagle okolicznych psach i kotach, cała historia zaczyna wyglądać jasno. Hrabia kupił tytoń, z niego poprzez gotowanie z octem otrzymał wyciąg, który zagęścił; z wyciągu wyizolował czystą nikotynę, której działanie testował na zwierzętach. Wyglądało to zatem na działania planowane już od dawna.
Jednak dla sądu pomiędzy stwierdzeniem, że oskarżony mógł zdobyć niebezpieczną truciznę, a stwierdzeniem że to nią otruto Gustawa, zachodziła istotna różnica. Należało zatem tą truciznę w ciele zmarłego wykryć.

Gdy Jan Servais Stas zastanawiał się nad wyizolowaniem trucizny z tkanek zabitego, medycyna sądowa nie dawała na to zbyt wielkich nadziei. Były już znane techniki wykrywania we wnętrznościach trucizn nieorganicznych, zazwyczaj w tym celu próbkę spalano lub rozpuszczano w mocnym kwasie, który niszczył substancje organiczne pozostawiając sole trującego metalu. Nikotyna jest jednak trucizną organiczną, i nie można było jej niszczyć. Dlatego wpadł na inny pomysł.
Pobrał część żołądka zabitego i wytrawiał w rozcieńczonym kwasie, przeprowadzając alkaloid w rozpuszczalne sole i tym  samym wypłukując go z tkanki. Otrzymany płyn potraktował zasadą, która rozpuściła resztki białek i przeprowadził nikotynę do wolnej postaci. Na koniec zagęścił powoli odparowując.
Gdy Stas otrzymał już płyn z roztworzenia żołądka, wykorzystał znaną właściwość nikotyny do rozpuszczania się w eterze. Ekstrahował mieszaninę eterem, który odparowywał. Na dnie pozostała mu już tylko oleista ciecz o charakterystycznym zapachu, którą poddał próbom charakterystycznym z kwasami, potwierdzając, że reaguje identycznie jak nikotyna. A skoro tak, to musiała być nikotyna.
[4]
 Tym samym można było potwierdzić, iż zabójstwa dokonano tym związkiem. Gdy to nastąpiło, rozpoczął się proces, który ze względu na stan społeczny oskarżonych wzbudził zainteresowanie w całej Europie.

Początkowo hrabiostwo wszystkiemu zaprzeczali, jednak po rozpoczęciu procesu zgłosił się profesor Loppens, którego przez kilka miesięcy pewien człowiek wypytywał o technologię wyodrębniania nikotyny, tłumacząc mu, iż będąc w Ameryce widział, jak Indianie zatruwają strzały sokami pewnych roślin, że zaś ma za oceanem rodzinę do której zamierza znów przyjechać, pragnie zdobyć wiedzę o takich truciznach. Człowiek ten, posługujący się nazwiskiem Bernard, raz nawet odwiedził go pokazując próbki ekstraktów i informując, że sprawdzał je już na zwierzętach z piorunującym skutkiem.
Śledczy przeprowadzili małą konfrontację, dając profesorowi okazję zobaczenia hrabiego. Był to dokładnie ten sam człowiek. Profesor zachował listy, napisane jak oceniono ręką hrabiny. Mając w ręku taki dowód, śledczy przycisnął hrabinę, grożąc że może zostać uznana za morderczynię. Przestraszona Lidia przyznała - tak, Gustaw został zabity. Ale sprawcą był mąż Hippolit. Podszedł od tyłu do jej brata i trzymając jedną ręką za głowę, włożył mu dwa palce głęboko do ust, wlewając truciznę między rozwarte zęby. Gdy ciałem wstrząsnęły konwulsję trzymał go, dopóki ten nie zwiotczał.

Podczas procesu urządzono konfrontację małżonków. Lidia oskarżała męża o maltretowanie i przymuszanie do zbrodniczego planu, natomiast hrabia zbywał te słowa uśmiechem. Przez większość procesu zachowywał się swobodnie, uważając że dowody są zbyt słabe. Dwuznacznie chwalił się wielką znajomością trucizn i dużym wkładem w toksykologię.
Nie mogąc zaprzeczyć, że wyrabiał nikotynę i że od nikotyny zginął Gustaw, twierdził że zmarły wypił fiolkę z nikotyną stojącą na kredensie, gdy hrabiostwo udali się na chwilkę do kuchni po drugie danie.
Gdy nie dano temu wiary, zmienił punkt obrony - to Lidia dała truciznę bratu, mówiąc mu że to koniak, a nawet rozlała jej nieco na suknie i dłonie. Dlatego właśnie, jak widziała służba, zaraz po otworzeniu sali jadalnej poszła umyć ręce, dlatego kazała ubrania swoje i męża uprać jeszcze tej samej nocy, i dlatego wreszcie wrzuciła do pieca kule zmarłego brata.
Brat miał odjeżdżać i poprosił o szklankę koniaku na odjezdne. Lidia wzięła dwa kieliszki i postawiła je na kredensie, gdzie napełniła je z butelki, tak że nie widzieli co nalewa. Dała kieliszki obydwu, Gustaw wychylił swój duszkiem, mąż zaledwie przytknął do ust nim poznał po zapachu nikotynę. Gdy Gustaw poznał, że to co wypił było trucizną, zaczął krzyczeć. Wtedy hrabia zamknął mu dłonią usta aby nie wywołał skandalu i został ugryziony. Ponieważ nieco trucizny znalazło się na jego języku, stracił na chwilkę przytomność i upadł, co tłumaczy stan jego ubrania, ponadto uderzył się w kredens co tłumaczy ranę na czole którą wzięto za ślad paznokci zabitego. Co do motywów żony, najpierw niejednoznacznie dawał do zrozumienia, że między rodzeństwem panowała głęboka nienawiść, lecz zaraz potem twierdził, że nalanie do kieliszków trucizny było nieszczęśliwym zbiegiem okoliczności - butelka z alkoholem stała niedaleko butelki z trucizną i Lidia wzięła nie tą co trzeba.
Obawiając się, że nikt nie da im wiary, uznał że trzeba ukryć to zdarzenie. A dlaczego teraz żona go oskarża? Bo ona ma dużą skłonność do kłamania, pisze te romanse i ciągle coś zmyśla.

Proces przeciągał się. Powoływano coraz to nowych świadków, roztrząsano kwestie gdzie stała butelka, czy podłoga była skrobana, czy wiemy jak działa nikotyna czy też jest to rzecz niepewna, lecz ostatecznie 14 czerwca ogłoszono wyrok: Hippolit Visart Hrabia de Bocarme zostaje uznany winnym zabójstwa Gustawa Fougnies. Lidia Visart, siostra Gustawa, zostaje uniewinniona.

W późniejszym czasie wątpliwości wywoływało uniewinnienie hrabiny, która czy z własnej woli czy przez przymuszenie musiała pomagać w przygotowaniach. Ponadto wskazywano, że podczas wlewania trucizny, ofiarę musiały trzymać dwie osoby. Mimo to nie doszło do rewizji procesu.
Hrabia Hippolit został zgilotynowany 19 lipca 1851 roku.

-------
* Zastosowania medyczne tytoniu w historii 
 * Gazeta Warszawska nr. 145. 2 czerwca 1851 EBUW
*  Gazeta Warszawska nr. 147, 4 czerwca 1851 EBUW
* Gazeta Warszawska nr. 155, 14 czerwca 1851 EBUW
* Gazeta Warszawska nr. 171. 4 lipca 1851 EBUW
*  http://murderpedia.org/male.B/b/bocarme.htm

* http://en.wikipedia.org/wiki/Tobacco
* http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_tobacco
* http://en.wikipedia.org/wiki/Rodrigo_de_Jerez
* http://en.wikipedia.org/wiki/Tobacco_smoke_enema
* http://en.wikipedia.org/wiki/Anti-tobacco_movement_in_Nazi_Germany
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotiana_tabacum
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotine
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotine_poisoning
* http://en.wikipedia.org/wiki/Nicotinic_acetylcholine_receptor
* http://en.wikipedia.org/wiki/Ligand-gated_ion_channel

[1] http://archaeology.about.com/od/tterms/qt/Tobacco-History.htm
[2] http://staropolscy.pl/jedrzej-kitowicz/opis-obyczajow-za-panowania-augusta-iii/o-tabace-i-wloszce-syrakuzanie-nazywanej
[3] http://www.cbsnews.com/news/sharp-rise-in-liquid-nicotine-poisonings-in-children/
[4] Dodatek do "Chemii Policyjno Prawnej" Warszawa 1854, EBUW