Ксенон в медицине

В лечебном деле этот газ начал применяться относительно недавно. Однако он быстро продемонстрировал врачам свои исключительные качества и сейчас пользуется у работников здравоохранения заслуженным признанием. С химической точки зрения ксенон – благородный газ. Он является одноатомным и не имеет ни запаха, ни вкуса, ни цвета. Как и многие другие инертные газы, ксенон был обнаружен учеными в ходе исследований состава воздуха. Именно так науке стали известны, например, азот и аргон, об истории открытия которых наш журнал писал ранее. Однако в случае с ксеноном это произошло значительно позже. Он был открыт лишь в самом конце девятнадцатого века английскими учеными Уильямом Рамзаем и Морисом Траверсом. Суть их опытов состояла в том, что исследователи подвергали медленному испарению жидкий воздух, а затем спектроскопическим методом исследовали его наименее летучие фракции.

Причина такой «задержки в открытии» заключается в том, что ксенон – довольно-таки редкий газ. Его содержание в воздухе составляет сверхмалые 87 к 1-му миллиарду. Иными словами, переработав тысячу кубических метров воздуха, можно добыть максимум 87 кубических сантиметров данного газа. Да и то только в случае, если применяемый метод абсолютно эффективен. Основным способом получения ксенона в промышленности является разделение воздуха на кислород и азот, а также получение жидкого кислорода (ксенон здесь, по существу, выступает лишь как побочный продукт). Тем не менее, учитывая редкость ксенона, даже в этом случае он оказывается гораздо дороже легких инертных газов. Что же касается применения этого вещества, то широкой публике наиболее известно его использование в световых приборах.

Достаточно сказать, что запрос «ксенон», сделанный в поисковом сервере Интернета, выдает огромное количество сайтов, предлагающих продажу либо установку соответствующих ламп, ходовых огней, автомобильной оптики и аксессуаров. В световой технике ксенон также используется при создании лазеров. Здесь он может выступать, например, в качестве рабочего тела (в жидком виде), а также в качестве компонента газовых смесей. Известно несколько десятков соединений ксенона. Вообще, он стал первым инертным газом, для которого их удалось создать. Однако «благородное происхождение» ксенона, конечно, во многом определяет его химическое поведение. Он соединяется в первую очередь с сильнейшими окислителями. Так, известны дифторид ксенона, тетрафторид ксенона, гексафторид ксенона, триоксид ксенона. Именно из них получают другие соединения этого газа.

Данное свойство позволяет использовать ксенон для решения задач, связанных с транспортировкой фтора. А их соединения предложены для использования в качестве ракетного топлива. При этом следует помнить: в отличие от самого ксенона его фториды весьма ядовиты. Их предельно допустимая концентрация в воздухе не превышает 0,05 миллиграмма на кубический метр. Наибольший же интерес представляет применение ксенона в медицине. Чтобы не быть голословными, приведем здесь небольшую выдержку из статьи «Анестезия ксеноном – новое направление в современной анестезиологии» (Н.Е.Буров, И.В.Молчанов, В.Н.Потапов, журнал «Клиническая анестезиология и реаниматология»).

«Сама идея получения из воздуха сильного анестетика звучит сегодня фантастично! Ксенон – без преувеличения уникальный инертный газ. Наркотический эффект его в условиях обычной земной атмосферы был предсказан и экспериментально подтвержден нашим соотечественником проф. Н.В.Лазаревым. Первое клиническое применение ксенона (Хе) в качестве средства для наркоза было выполнено американскими авторами в 1951г. Последующие экспериментальные и клинические исследования показали, что ксенон оказался самым безопасным и перспективным анестетиком ХХI века. Научная разработка ксеноновой анестезии в целях внедрения ее в практическое здравоохранение началась на кафедре анестезиологии и реаниматологии РМАПО в 1990 году. Первые экспериментальные результаты на крысах, подтверждающие наркотические свойства ксенона, были получены 12 марта 1992 года, а несколько позднее полностью подтверждены клиническим аутоэкспериментом на 14 добровольцах – молодых врачах анестезиологах, которые на себе убедились в его анестезиологической эффективности.

«… Как инертный газ ксенон индифферентен в жидких средах организма, и его применение в остром и хроническом опыте не связано с проблемой токсичности в отличие от большинства существующих анестетиков. Основным способом получения ксенона в промышленности является разделение воздуха на кислород и азот, а также получение жидкого кислорода (ксенон здесь, по существу, выступает лишь как побочный продукт). Тем не менее, учитывая редкость ксенона, даже в этом случае он оказывается гораздо дороже легких инертных газов.»

«Проведенные нами доклинические исследования (1997-1998 гг.) в рамках высоких требований Фармкомитета полностью подтвердили это. Ингаляция газонаркотической смеси ХеО2 (80:20) не обладала токсичностью ни в остром, ни в хроническом эксперименте. Ксенон легко переносится животными и человеком, не обладает тератогенным и эмбриотоксическим действием, не влияет на репродуктивную функцию, не имеет аллергизирующих и канцерогенных свойств, оказывает, в отличие от большинства традиционных анестетиков, иммуностимулирующее действие…»

Анестезия ксеноном – это анестезия инертным газом, не вступающего в химические реакции с нейроном, но временно и обратимо изменяющего его функцию… Из всех многочисленных анестетиков ксенон ближе всех стоит к разгадке теорий наркоза. Неслучайно в научном мире его считают инструментом познания механизмов анестезии». Разумеется, ксенон не используется для наркоза в чистом виде. Причина очевидна – сам по себе он не поддерживает дыхания. Поэтому для ингаляционного наркоза применяется его смесь с кислородом. Причем соотношение газов в смеси должно довольно строго поддерживаться. Так, содержание кислорода не должно опускаться ниже 20 процентов. В противном случае у пациента начнет развиваться асфиксия. Что же касается концентрации ксенона, то она должна составлять где-то 70-80 процентов. Падение же этого параметра ниже 50 процентов может привести к стремительному (буквально за пару минут) пробуждению пациента прямо на операционном столе.

Может показаться, что поддержание состава смеси – дело не такое уж сложное. Проблема, однако, состоит в том, что ксенон является довольно редким газом. «Пускать его в оборот», позволяя пациенту просто выдыхать его в воздух, оказывается чрезвычайно дорогостоящим занятием. Кроме того, повышение концентрации данного газа в операционной способно привести к проявлению признаков легкого опьянения у медицинского персонала, что чревато опасностью для больного.

Поэтому на практике применяются методы рециклинга выдыхаемого пациентом газа. Он бывает двух видов:

• Во-первых, это работа по так называемому закрытому конуру. То есть выдыхаемый газ вновь направляется пациенту. При видимой простоте метода он имеет существенные недостатки. Ведь человек выдыхает не только ксенон: из организма выходят углекислый газ, ацетон, метан и прочие продукты, связанные с жизнедеятельностью. Во время длительной операции они постепенно приводят к существенному загрязнению смеси.
• Поэтому, во-вторых, существует так называемый русский метод рециклинга. Он включает в себя накопление отработанного газа с последующей десорбцией его в производственных условиях. Тщательная очистка делает газ пригодным для повторного, вернее сказать, неоднократного использования. При этом такой рециклинг, по подсчетам специалистов, снижает стоимость наркоза более чем в 30 раз.

Кстати, помимо анестезиологии, ксенон находит применение и в других секторах медицины. В частности, речь идет о снятии острых абстинентных состояний (так называемой ломки), лечении наркомании, а также психических и соматических расстройств.