Отравление кофеином

Содержание
Содержание
Введение
1. Общая характеристика кофеина
Физико-химические свойства
Нозологическая классификация (МКБ-10)
Применение
Действие на организм
Противопоказания к применению
Побочные действия
Взаимодействие с другими лекарственными средствами
Способ применения и дозы
Токсичность
Клинические признаки при отравлении
Первая помощь при отравлении кофеином
Терапия при отравлении кофеином
2. Токсикодинамические характеристики кофеина
3.Токсикокинетические характеристики
Механизмы биотрансформации
4. Вопросы аналитической токсикологии
4.1. Методология проведения клинико-токсикологического анализа
4.2. Методы идентификации кофеина
4.3. Методы количественного определения кофеина
Заключение
Список использованной литературы

Гистологические признаки полнокровия внутренних органов, отек и эмфизема легких, отек головного мозга.
Для анализа используют обычно кровь и мочу. Кофеин изолируется из биологического материала по общему ходу химико-токсикологического анализа как подкисленным спиртом, так и подкисленной водой. Поскольку кофеин является достаточно слабым основанием (рКа=0.61), то его выделяют экстракцией из кислого раствора хлороформом. Еще легче он извлекается из растворов, подщелоченных аммиаком. Максимум экстракции наблюдается при рН 4.0-7.0. Остатки по удалению растворителя имею вид характерных концентрических сростков из игольчатых кристаллов, что является наводящим указанием для исследования на наличие кофеина.
4.2. Методы идентификации кофеина
Для идентификации кофеина можно предложить ряд классических качественных реакций:
1. Кофеин дает положительную мурексидную реакцию, которая считается наиболее характерной качественной реакцией на кофеин. Мурексидная реакция приводится в фармакопеях различных стран в качестве реакции на подлинность ксантинового производного, различия заключаются в выборе окислителя. Например, по ГФ часть осадка по испарении хлороформенного извлечения обрабатывают хлорной или бромной водой, упаривают, остается красно-бурый осадок, который от следов аммиака приобретает пурпурно-фиолетовое окрашивание. Реакция протекает в несколько стадий. Вначале окислитель расщепляет пуриновый цикл на диметилаллоксан и диметилдиалуровую кислоту.
Рис.8. Деструктивное окисление кофеина при проведении мурексидной реакции
Диметилаллоксан и диметилдиалуровая кислота конденсируются с образованием тетраметилаллоксантина, который при действии аммиака переходит в тетраметилпурпуровую кислоту.
Рис.9. Образование мурексида из продуктов окисления кофеина
С аммиаком тетраметилпурпуровая кислота образует окрашенную аммонийную соль – мурексид. Мурексидную реакцию дают мочевая кислота и другие производные пурина. В отличие от кофеина теобромин не извлекается из подщелоченных растворов, кроме того он растворим в четыреххлористом углероде. Мурексидной реакцией можно обнаружить до 0.05 мг кофеина в пробе.
2. Кофеин дает осадки с реактивами Драгендорфа, Зонненшейна, Шейблера, Вагнера и другими общеалкалоидными осадительными реактивами. Особенностью кофеина является то, что он не осаждается реактивом Майера. С танином образует осадок, которые в отличие от других ксантинов растворяется в избытке реактива.
Указанные реакции положительны для других соединений и пуриновых оснований, как теобромин, теофиллин и др. Для отличия от теобромина пользуются следующими данными.
а) Кофеин извлекается из подщелоченного едким натром (или кали) раствора бензолом или хлороформом, а теобромин и теофиллин не извлекаются.
б) К аммиачному раствору прибавляют раствор нитрата серебра И кипятят до полного удаления аммиачных паров. В осадке получается весь теобромин, а в фильтрате остается кофеин. Фильтрат нейтрализуют и извлекают кофеин хлороформом. Остаток растворяют в разведенной азотной кислоте и извлекают теобромин хлороформом (лучше в смеси с фенолом).
в) Кофеин растворим в четыреххлористом углероде, а теобромин нерастворим.
г) Порошок обрабатывают хлорамином и соляной кислотой на водяной бане. После воздействия аммиака выпаривают, остаток растворяют в воде и прибавляют следы кодеина и 0,5 мл концентрированной серной кислоты. Появляется сине-фиолетовое окрашивание при кофеине и вишнево-красное при теобромине.
3. При нагревании (на кипящей водяной бане) раствора кофеина с реактивом Несслера в течение 1—2 мин появляется красно-бурый осадок. Теобромин в этих условиях дает только слабо-коричневую· окраску.
4. С иодом кофеин реагирует только при подкислении с образованием перидада: Coff.HJ.J4.
5. Обнаружение кофеина по УФ- и ИК-спектрам. Раствор кофеина в этиловом спирте имеет максимум поглощения при длине волны, равной 273 нм. В 0,1 н. растворе соляной кислоты кофеин имеет максимум поглощения при длине волны, равной 272 нм.
Рис 10. УФ спектр кофеина в водной кислоте (спектр не имеет щелочного сдвига)
В ИК-области спектра основание кофеина (диск с бромидом калия) имеет основные пики при 1695, 1658 и 745 см -1.
Рис. 11. ИК спектр кофеина (таблетка бромида калия)
6. Обнаружение кофеина методом хроматографии. На хроматографической пластинке (12x18 см), покрытой тонким слоем силикагеля, отмечают линию старта, на которую наносят каплю исследуемого раствора, а правее на расстоянии 2 см от нее — каплю раствора «свидетеля» (0,01 %-й раствор кофеина в хлороформе). Пятна на пластинке подсушивают на воздухе, а затем пластинку помещают в камеру для хроматографирования, пространство которой насыщено парами растворителей (эфир — ацетон — 25 %-й раствор аммиака (40:20:1). Камеру плотно закрывают крышкой. Пластинку вынимают из камеры после того, как фронт растворителей поднимается на 10 см выше линии старта. Пластинку подсушивают на воздухе и опрыскивают 0,1 н. раствором иода, а затем через несколько минут пластинку опрыскивают смесью равных объемов 96° этилового спирта и 25 %-го раствора соляной кислоты. При этом пятна кофеина на хроматограммах приобретают фиолетовую окраску.
Табл. 1. Значения Rf кофеина и его аналогов
.
Элюент Кофеин Теобромин Теофиллин Этанол 0,48(0,02 0,50 0,45 Хлороформ-ацетон
(9 : 1) 0,31(0,07 0,25 0,20 Толуол-ацетон-этанол-25 % NH3
(4,5 : 4,5 : 0,75 : 0,25) 0,52(0,05 0,51 0,50 Бензол-ацетон (3:7) (нас. NH3) 0,70(0,05 0,31 0,06 Ацетон-хлороформ-бутил.спирт-
25% NH3 (3 : 3 : 4 : 1) 0,78(0,03 0,47 0,26 Предел определения 10 мкг, при нанесении известных количеств кофеина в качестве свидетеля можно полуколичественно с точностью до 5 мкг.
7. Обнаружение кофеина цветной реакцией азосочетания. При рН более 9 кофеин разрушается до кофеидина, которые далее легко вступает в азосочетание с образованием азокрасителя.
Рис.12. Образование азокрасителя из продуктов щелочного гидролиза кофеина
4.3. Методы количественного определения кофеина
Для количественного обнаружения кофеина используются различные методы.
Классические методы количественного определения кофеина подразумевают:
1. Неводное титрование в уксусном ангидриде 0.1 М хлорной кислотой по индикатору кристаллическому фиолетовому. Методика дает хорошо воспроизводимые и точные результаты: (99,8+0,3)% при Sr=0,24%.
2. Способность кофеина образовывать полииодиды в кислой среде позволяет применить титрование для иодометрического определения. Методика иодометрического титрования несколько уступает по точности и воспроизводимости кислотно-основному титрования: (98,6±0,9)% при Sr=0,76%. Методика заключается в добавлении к подкисленному водному раствору кофеина избытка раствора иода и оттитровывание последнего раствором тиосульфата натрия. Конечную точку титрования определяют потенциометрически.
Современные методы анализа, такие как: ВЭЖХ, иммунохимические тесты, масс спектрометрия (масс спектр -наиболее характерные пики - m/z 194, 109, 55,67, 82,195, 42,110), высокоэффективная жидкостная хроматография с хромасс-спектрометрией (ВЭЖХ/МС), методы капиллярного электрофореза, позволяют определять кофеин и другие ксенобиотики в следовых количествах, в различных органах и тканях тела, в том числе и в нетрадиционных биологических объектах – волосах и ногтях (можно определять отравление ксенобиотиком, которое имело место в прошлом).
Для сравнения методами ГХ и ВЭЖХ: предел обнаружения кофеина в плазме крови или слюне 0.5-1 мг/л, использования ВЭЖХ/МС позволяет определять уже пикограммовые количества вещества.
Основы метрологии
Каждый результат анализа (как и любого измерения) имеет случайную (неопределенную) и систематическую (определенную) погрешности. Случайные погрешности имеют вероятностную природу, их нельзя устранить, так как в каждом физическом измерении допускается неточность. При расчетах используется среднее нескольких параллельных определений. Случайную погрешность вычисляют с использованием положений теории вероятности и выражают через среднеквадратичное или стандартное отклонение S , а также через относительное стандартное отклонение Sr :
где X — среднее значение результатов анализа; Xi — единичное значение результата анализа; n — число параллельных определений.
Систематическая погрешность характеризует правильность анализа, чем она ближе к нулю, тем выше правильность. Причинами систематических погрешностей могут быть недостатки метода анализа, неисправность прибора или ошибки оператора.
Для получения надежных и достоверных результатов анализа во всех случаях необходимо оценивать его точность и правильность.
В соответствии с требованиями Международной организации по стандартизации (ИСО) и ГОСТ Р ИСО 5725 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений» при выполнении анализа проводится контроль повторяемости, внутрилабораторной прецизионности, воспроизводимости и правильности.
Повторяемость — степень близости друг к другу независимых результатов единичного анализа, полученных по одной и той же методике, на одних и тех же пробах, в одинаковых условиях и практически одновременно.
При контроле повторяемости (сходимости) абсолютное значение разности результатов параллельных определений, регламентированных методикой анализа, не должно превышать предела повторяемости (сходимости) r, приведенного в методике (ранее он назывался нормативом сходимости).
Внутрилабораторная прецизионность — степень близости друг к другу независимых результатов анализа, полученных по одной и той же методике, на одних и тех же пробах, но в различных условиях (разное время, разные операторы, разные реактивы).
Воспроизводимость — степень близости друг к другу независимых результатов анализа, полученных по одной и той же методике, на одних и тех же пробах, но в различных условиях
Правильность — степень близости среднего значения из серии результатов единичного анализа X к истинному (аттестованному или опорному) значению Хат
Точность — степень близости результата анализа к истинному значению.
Наряду с оценкой правильности и воспроизводимости большую роль в анализе веществ имеет понятие предела обнаружения.
Предел обнаружения — это минимальное содержание искомого компонента, которое может быть определено данным методом с доверительной вероятностью 0,95 или 0,99.
Заключение
Кофеин продолжает оставаться самым распространенным и относительно неопасным психостимулятором. Несмотря на то, что он может при чрезмерном употреблении проявлять токсические свойства, пока нет оснований для каких-либо запретительных мер в его использовании и применении. Однако, настороженность вызывает бесконтрольное употребления кофеина в виде энергетических напитков, БАД, различных средств для снижения веса и аппетита.
Отравления кофеином в большинстве случаев носят случайный характер и в целом не представляют угрозы для жизни.
Поскольку кофеин является одним из старейших биологически активных веществ, выделенных в чистом виде, его токсико-химические и биологические свойства подробно описаны и изучены. Всесторонне исследована его фармакодинамика и фармакокинетика, взаимодействие с другими лекарственными препаратами.
В токсико-химическом анализе с определением кофеина скорее придется сталкиваться при анализе лекарственных форм, проверке подлинности препаратов, определении содержания кофеина в пищевых продуктах.
Список использованной литературы
1. Альберт А., Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии./ пер. с англ. В 2 томах. Т. 1. - М.: Медицина» 1989. - 400 с., Т. 2,- М.: Медицина, 1989. 432 с.
2. Катцунг Б.Г. Базисная и клиническая фармакология, в 2х тт., т.1/ пер. с англ. – СПб: Бином-Невский диалект, 1998. – 608 с.
3. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия.— К.: Выша шк. Головное изд-во, 1989.- 447
4. Клиническая фармакология по Гудману и Гилману/ под. Ред. А.Г.Гилмана/ пер. с англ.,- М.:Практика, 2006. – 1048 с.
5. Куценко С.А. Основы токсикологии, СПб., 2002
6. Лепахин В.К., Белоусов Ю.Б., Моисеев В.С. Клиническая фармакология с междунарожной номенклатурой лекарсв.- М.: УДН, 1988. – 445 с.
7. Маркова И.В., Михайлов И.Б., Неженцев М.В., Фармакология, СПб: Фолиант, 2001. – 416 с.
8. Перельман Я.М. Анализ лекарственных форм, - Л.: МедГИЗ, 1961. – 606 с.
9. Судебно-медицинское исследование трупа/ под.ред А.П. Громова, А.В.Капустина,- М.: Медицина, 1991. – 320 с.
10. Токсикологическая химия/ под ред. Т.В.Плетневой,- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. – 512 с.
11. Фармацевтическая химия/ под ред. А.П.Арзамасцева, - М: ГЭОТАР-МЕД, 2004. – 640 с.
12. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия, - М.: Медицина, 1975. – 376 с.
13. Энтони П.К. Секреты фармакологии, - М: МИА, 2004. – 384 с.
14. Bertil B. Fredholm, Karl Bättig, Janet Holmén, Astrid Nehlig and Edwin E. Zvartau Actions of Caffeine in the Brain with Special Reference to Factors That Contribute to Its Widespread Use - Pharmacological Reviews Vol. 51, Issue 1, 83-133, March 1999
15. Igor Feoktistov and Italo Biaggioni, Adenosine A2B Receptors. - Pharmacological Reviews Vol. 49, Issue 4, 381-402, December 1997
16. Clerke’s isolation and identification of drugs in phapmaceuticals, body fluids and post mortars material, London: The Pharmaceutical Press, 1986. – 1684 p.
3