Изотонирование инъекционных растворов по закону Вант-Гоффа

 

 По закону Вант-Гоффа растворенные вещества 'ведут себя аналогично газам и поэтому к ним с достаточным приближением применимы газовые законы. Известно, что 1 грамм-молекула любого недиссоциирующего вещества занимает в водном растворе при 0°С и давлении 10,13*Ю⁴ Н/м² (760 мм рт. ст.) 22,4 л, т. е. точно так же, как 1 грамм-молекула газа (по закону Авогадро и Жерара). Иначе говоря, раствор, содержащий в объеме, равном 22,4 л, 1 грамм-моль растворенного недиссоциирующего вещества, при 0° С имеет осмотическое давление 9,8*10⁴ Н/м².

Для того чтобы в таком растворе осмотическое давление поднять до давления, предположим, равного давлению плазмы крови, необходимо, очевидно, вместо 1 грамм-моля недиссоциирующего вещества растворить 7,4 грамм-моля вещества, или, что то же самое,  1  грамм-моль этоговещества растворить в соответственно меньшем количестве воды 22,4/7,4= 3,03 л.

В полученный результат необходимо внести поправку, так как он верен только для 0°С (или 273 °С по шкале абсолютной температуры), а температура тела составляет 37°С (или 310 °С). Поскольку осмотическое давление возрастает пропорционально абсолютной температуре, с целью сохранения осмотического давления на уровне 7,4 атм 1 грамм-моль вещества следует, очевидно, растворить не в 3,03 л, а в несколько большем количестве воды:   310*3,03/273= 3,44 л.

Далее можно рассчитать, какое количество грамм-молей вещества при этих условиях будет находиться в 1 л раствора:1/3,44=

= 0,29 грамм-моля. Иначе говоря, чтобы приготовить 1 л изотонического раствора, 0,29 грамм-моля лекарственного вещества  (по своей природе являющегося неэлектролитом) необходимо растворить в воде я довести объем раствора водой до 1 л:

где т - количество вещества в граммах, необходимое для приготовления I л изотонического раствора; 0,29 - фактор изотонии вещества-неэлектролита; М - молекулярная масса данного лекарственного вещества.

Пользуясь этой формулой, нетрудно, например, подсчитать изотонические концентрации растворов; глюкозы С₆Н₁₂О₆ 0,29*180 = 52,2 г/л или 5,22%, уротропина (CH₂)₆N₄ 0,29-140=40,6 г/л или 4,06%.

Фактор изотонии проще выводится из уравнения Клапейрона:

PV=nRT

где Р - осмотическое давление плазмы крови (атм), V - объем   раствора (л); n - число грамм-молекул растворенного вещества; R-газовая постоянная,    выраженная   для    данного    случая   в    атмосферо-литрах (0,082); Т-абсолютная температура. Отсюда:

Приведенные расчеты верны, если мы имеем дело с неэлектролитами, т. е. веществами, не распадающимися при растворении на ионы (глюкоза, уротропин, сахароза и т. п.). Если приходится растворять электролиты, нужно учитывать, что они диссоциируют в водных растворах и что их осмотическое давление тем больше, чем выше степень диссоциации.

Допустим, установлено, что вещество в растворе диссоциировано на 100%: NaCl->Na⁺+Cl^-. В данном случае число элементарных частиц, оказывающих давление, увеличилось вдвое. Следовательно, если раствор хлорида натрия содержит в 1 л 0,29 грамм-моля NaCl, то его осмотическое давление в 2 раза больше. Следовательно, фактор изотонии 0,29 для электролитов неприменим. Он должен быть уменьшен в зависимости от степени диссоциации. Для этого в уравнение Клапейрона необходимо ввести коэффициент, показывающий, во сколько раз число частиц увеличивается вследствие диссоциации. Этот множитель называется изотоническим коэффициентом и обозначается буквой i.

Таким образом, уравнение Клапейрона примет вид:

Коэффциент i зависит от степени и характера электролитической диссоциации и может быть выражен уравнением:

1= I +а(п- 1),

где а - степень электролитической диссоциации; п - число элементарных частиц, образующихся из 1 молекулы при диссоциации.

Для разных групп электролитов коэффициент i может быть подсчитан следующим образом:

а)   для бинарных электролитов «с однозарядными ионами типа К⁺А~

(ее = 0,86, п = 2): i= 1 + 0,86(2 -1)= 1,86.

Пример:  NaCl,  КCl,   NaN0₃,   AgNC₃,   гидрохлориды   пилокарпина  и эфедрина;

б)   для бинарных электролитов с двузарядными ионами типа К²⁺А^2-

(а = 0,50, п~ 2): i=1 +0,5(2 - 1) = 1,5.

Пример: ZnS0₄, MgS0₄, CuS0₄, FeSO₄, атропина сульфат;

в)   для тринарных электролитов типа К²⁺А₂^- и К₂⁺А^-2 (а = 0,75, п-3):

i = 1+ 0,75(3- 1) = 2,5.

Пример: Na₂S0₄, СаСЬ, MgCl₂, NaCOs, Na₂HP0₃;

г)  для слабых элекролитов:

Пример: борная кислота, лимонная кислота, ртути цианид.

В практической работе изотоничность растворов очень часто достигается с помощью других веществ (фармакологически индифферентных), вводимых в пропись. Это бывает в тех случаях, когда основные вещества прописаны в малых количествах и их концентрация не обеспечивает изотоничности раствора; тогда прибегают к помощи натрия хлорида, натрия сульфата или натрия нитрата (в зависимости от прописанных веществ), которые вводят в раствор в таком количестве, чтобы он стал изотоничным. Разберем пример:

210. Rp. Cocaini hydrochloridi 0,1

Natrii chloridi q. s. ut f. sol. isotonica 10,0 DS. Для инъекций по 1 мл¹

Прописан 1%  раствор кокаина гидрохлорида. Рассчитаем вначале его изотоническую концентрацию:

т0.29*339.82/1.5= 65,7 г/л или 6,57%.

Таким образом, чтобы получить 10 мл изотонического раствора кокаина гидрохлорида нужно было бы взять 0,66 г, что не соответствует прописи, поэтому введение в пропись хлорида натрия совершенно закономерно.

Определим теперь, какое количество раствора может быть изотониро-вано 0,1 г кокаина гидрохлорида:

На долю натрия хлорида приходится изотонирование 8,5 мл раствора. Рассчитаем, сколько для этого нужно его взять:

В практической работе расчеты можно упростить путем применения общих формул.

1. Если изотоничность раствора достигается  одним веществом, для расчета его количества применяют формулу:

где m1 - количество вещества, добавляемого для получения изотонического раствора  (г); V - объем прописанного раствора  (мл); M1- молекулярная масса вещества; 1000 - число миллиметров. Например:

211. Rp. Sol. Nairn chloridi isotonicae 100,0 Steriliseturt DS.

2. Если изотоничность раствора лекарственного вещества достигается с помощью другого (дополнительного) вещества, то применяется формула:

где M2- молекулярная масса дополнительного вещества; i₂-изотонический коэффициент для дополнительного вещества; m1-количество основного вещества (г); т₂-количество дополнительного вещества (г). Например, по рецепту 211:

При более сложных прописях (с тремя и более компонентами) первоначально рассчитывают, какой объем изотонического раствора могут дать вещества, количества которых известны. Затем определяют по разности, сколько изотонического раствора должно дать вещество, с помощью которого раствор изотонируется, после чего находят количество этого вещества.

212. Rp. Morphini hydrocbloridi 0,2 Ephedrini hydrochloride 0,5 Natrii chloridi q. s. Aq. pro inject. 20,0 uL f. sol. isotonics DS.

Осмотическое давление многокомпонентного раствора (рецепт 212) по закону Дальтона складывается из парциальных осмотических давлений отдельных компонентов:

Р = Pi + Рг + Рз     .   .    и т. д.

На долю каждого из компонентов приходится изотонирование соответствующего объема раствора в миллилитрах.

20 = v1 + v₂ + v3₂, откуда

v3=20-(v1+v2)

Для морфина:

 

 

27.06.2015