3877

плесени. Он даже применял полученные культуры плесени для лечения трудно заживающих кожных язв.

Попытка увенчалась успехом: язвы, покрытые эмульсией, в которой содержался плесневой грибок, быстро заживали. В одной из своих публикаций 1872 года А.Полотебнов рекомендовал использовать плесень для лечения кожных повреждений, однако его идея не завоевала популярность и была, можно сказать, забыта.

В начале прошлого столетия шотландский бактериолог Александр Флеминг (Sir Alexander Fleming, 1881-1955 г.г.) отчаянно искал вещество, которое уничтожало бы патогенные микробы, не вредя клеткам больного.

В отличие от своих коллег, очищавших чашки с бактериальными культурами после окончания работы с ними, Флеминг не выбрасывал культуры по 2-3 недели, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40-50 чашками. Тогда он принимался за уборку, просматривал культуры одну за другой, чтобы не пропустить что-нибудь интересное. «Как только вы открываете чашку с культурой, вас ждут неприятности, - говорил Флеминг. – Обязательно что-нибудь попадет из воздуха».[2]

В 1928 г. Флеминг согласился написать статью о стафилококках для большого сборника «System of Bacteriology». Незадолго до этого коллега Флеминга, Мелвин Прайс, работая с ним, изучал инволюционные формы, «мутации» этих микробов, но вскоре он оставил это дело, после чего Флеминг повторил работу Прайса и занялся исследованием многочисленных стафилококков. Для наблюдения под микроскопом этих колоний, которые культивировались на агаре в чашках Петри, приходилось снимать крышки и довольно долго держать их открытыми, что было связано

сопасностью загрязнения (рис.1.)

Ив том же году бактериолог Флеминг сделал случайное открытие, виной которого стала немытая чашка Петри, на которой он обнаружил плесень, которая, к его удивлению ,растворила колонии золотистых стафилококков и вместо желтой мутной массы виднелись капли, напоминавшие росу.

31

Рис. 1. Чашка с колониями стафилококков, на которой обнаружено действие пенициллина (по Гаузе). 1 – колония penicillium; 2 – угнетенные

стафилококки; 3 – нормальные

Плесень, культура которой оказалась заражена, относилась к очень редкому виду. Флеминг выяснил, что это был penicillium chrysogenum. Два года спустя знаменитый американский миколог Том определил, что это penicillium notatum, разновидность, близкая к penicillium chrysogenum, за которую Флеминг и принял эту плесень.

«Мы обнаружили плесень, которая, может быть, принесет какую-нибудь пользу», — говорил Флеминг.[2] Он вырастил свой penicillium в большом сосуде с питательным бульоном. Поверхность покрылась толстой войлочной гофрированной массой. Первоначально она была белой, потом стала зеленой и, наконец, почернела. Вначале бульон оставался прозрачным. Через несколько дней он приобрел очень интенсивный желтый цвет, выработав какое-то особое вещество, которое получить в чистом виде Флемингу не удалось, так как оно оказалось очень не стойким: при хранении плесневой культуры в течение 2 недель оно полностью разрушается, и культурная жидкость лишается своих бактерицидных свойств. Выделяемое грибком желтое вещество Флеминг назвал пенициллином.

При испытании антибиотических свойств пенициллина, Флеминг применил следующий метод. В чашке со слоем студневидного питательного агара он вырезал до самого дна полоску этого слоя, получившуюся щель заполнил желтой жидкостью, затем произвел перпендикулярно к этой полоске штриховые посевы, доходившие до краев чашки, различных видов бактерий. По тому, как далеко отстоит выросший на поверхности

32

агара посев той или иной бактерии от полоски, можно судить о степени антибиотического влияния пенициллина (рис.2).

Рис. 2. Опыт с действием пенициллина на различные бактерии (по Гаузе)

При этом обнаружилось избирательное действие нового бактерицидного средства: оно подавляло в большей или меньшей степени рост не только стафилококков, но и стрептококков, пневмококков, гонококков, дифтерийной палочки и бациллы сибирской язвы. Пенициллин не оказывала внимание на кишечную палочку, тифозную палочку и на возбудителей инфлюэнцы, паратифа, холеры. Чрезвычайно важным открытием оказалось и обнаружение того факта, что вещество не оказывает вредного влияния на белые кровяные тельца человека даже в дозах, во много раз превышающих дозу, губительную для стафилококков. Это доказывает безвредность пенициллина для людей. «Наконец-то перед ним был антисептик, о котором он мечтал, — рассказывает Краддок, — он нашел вещество, которое даже в разведенном виде оказывало бактерицидное, бактериостатическое и бактериолитическое действие, не причиняя вреда организму...».[2]

Первым человеком, к которому был применён пенициллин, был ассистент Флеминга доктор Стюарт Греддок, заболевший гайморитом. Ему ввели в гайморову полость небольшое количество вещества, и уже через три часа состояние его здоровья значительно улучшилось.

Так 13 сентября 1929 года на заседании медицинского исследовательского клуба при Лондонском университете Александр Флеминг сообщил о своих исследованиях.

33

Не смотря на то, что Флемингу приписали открытие пенициллина, прошло более чем десятилетие, прежде чем кто-то еще превратил пенициллин в панацею 20-го столетия.

В течение 1930-х годов предпринимались безуспешные попытки улучшить качество пенициллина и других антибиотиков, научившись получать их в достаточно чистом виде. Первые антибиотики напоминали большинство современных противораковых препаратов — было неясно, убьет ли лекарство возбудителя болезни до того, как оно убьет пациента. И только в 1939 году двум ученым Оксфордского университета, Говарду Флори

(Howard Florey, 1898-1968) и Эрнсту Чейну (Ernst Chain, 1906-1979),

удалось выделить чистую форму пенициллина. После двух лет разочарований и поражений им удалось получить несколько граммов коричневого порошка. Его способ получения заключался в следующем. Сначала из жидкой питательной среды, на которой в течение 2 недель развивается обильной слой плесневого грибка при температуре 23-24°, экстрагируется пенициллин с помощью эфира или, еще лучше, амилацетата. Затем экстракт взбалтывают со слабым водным раствором соды, в результате чего пенициллин вместе с различными органическими веществами переходит в воду. После повторных экстракций органическими растворителями водный экстракт очень осторожно выпаривают в вакуум-аппарате при низкой температуре (- 40°) и полученный порошок после его стерилизации ультрафиолетовыми лучами запаивают в стеклянные ампулы. Такой способ обработки давал лишь очень не большие количества пенициллина, к тому же не отличавшегося достаточной концентрированностью и чистотой. После многочисленных промывок, манипуляций, фильтрования они получили желтый порошок — соль бария, содержавшую примерно пять единиц пенициллина на один миллиграмм. Ученые добились хороших результатов: один миллиграмм жидкости содержал пол-единицы пенициллина. Но затем предстояло осадить желтый пигмент. Последняя операция — выпаривание воды для получения сухого порошка — представляла еще большие трудности. Обычно, чтобы обратить воду в пар, ее кипятят, но нагревание разрушает пенициллин. Следовало прибегнуть к другому способу: уменьшить атмосферное давление, чтобы снизить точку кипения воды. Вакуумнасос дал возможность выпарить воду при очень низкой температуре. Драгоценный желтый порошок остался на дне сосуда.

34

На ощупь порошок напоминал обычную муку. Этот пенициллин был еще лишь наполовину очищен. Однако когда Флори подверг испытанию его бактериологическую способность, он установил, что раствор порошка, разведенный в тридцать миллионов раз, останавливал рост стафилококков.

Первые инъекции нового средства были сделаны человеку 12 февраля 1941 года. Через несколько месяцев ученым удалось накопить такое количество пенициллина, которого могло с избытком хватить для спасения человеческой жизни. Первым человеком, кому пенициллин спас жизнь, был пятнадцатилетний мальчик, больной заражением крови, которое не поддавалось лечению.[3]

В нашей стране пенициллин был получен в 1942 году под руководством главы всесоюзного института экспериментальной медицины - Зинаиды Виссарионовны Ермолаевой из плесени, собранной со стен бомбоубежища (Сталинская премия, 1943 год). В 1941 году СССР запросил у союзников образец лекарства. Однако ответа не последовало. Тогда советские ученые разработали собственный штамм пенициллина. Профессор З.В. Ермолаева вместе со своей сотрудницей Т.М. Балезиной выделили и подвергли изучению свыше 90 штаммов плесневых грибков и пришли к заключению, что наибольшей активностью обладает Penicillium crustosum. Советский препарат был назван «пенициллин-крустозин». В 1943 году началось его промышленное производство [4].

Узнав об успехах Ермолаевой в Москву, приехал профессор Флори, он привез свой штамм пенициллина и хотел сравнить с крустазином. Советское правительство с осторожностью отнеслось к этому визиту. Но отказать союзникам было не дипломатично. Эффективность крустазина многократно было доказано в клинической практике. Но теперь, предстояли сравнительные испытания советского пенициллина crustosum и американского notatum. На карту был поставлен престиж всей советской науки. Советский штамм пенициллина оказался более эффективным.

По просьбе профессора Флори предоставить для дальнейших исследований советский пенициллин, был намерено, выдан американский штамм за образец советского. Вернувшись в Америку, Флори исследовал полученный образец и был разочарован. В своем отчете он написал « Советская плесень

35

оказалась не crustosum, а notatum, как у Флеминга. Ничего нового русские не открыли».

Однако эйфория врачей и ученых продлилась недолго. Сразу после войны появились сообщения о госпитальных инфекциях, вызванных устойчивой к пенициллину разновидностью золотистого стафилаккока. Вслед за стафилококком стали приспосабливаться другие микробы. Узнав об этом, Флори сказал: «Антибиотики нужно назначать только когда речь идет о жизни и смерти. Они не должны продаваться в аптеках как аспирин» [4].

Ученые изобретали новый вид антибиотиков более сильный, в ответ микробы становились еще сильнее. Вскоре разработка антибиотиков превратилась в настоящую гонку вооружений.

Тем не менее, за всю историю человечества не было другого лекарства, которое спасло бы столько человеческих жизней. "Для победы во Второй Мировой войне пенициллин сделал больше, чем 25 дивизий!" Именно такие слова в 1945 году прозвучали при вручении Флемингу, Чейну и Флори Нобелевской премии по биологии и медицине. Сам пенициллин по настоянию Флеминга не был запатентован. Он считал, что лекарство, спасающее людям жизнь, не должно служить источником дохода [4].

На несколько десятилетий антибиотики стали почти панацеей от всех болезней, но ещё сам первооткрыватель Александр Флеминг предупреждал, что не стоит использовать пенициллин, пока заболевание не будет диагностировано, и нельзя использовать антибиотик в течение короткого времени и в совсем малых количествах, так как при этих условиях у бактерий развивается устойчивость [4].

Когда в 1967 году был выявлен пневмококк, не чувствительный к пенициллину, а в 1948 году были обнаружены устойчивые к антибиотику штаммы золотистого стафилококка, учёным стало понятно, что бактерии приспосабливаются к лекарствам.

По мнению многих экспертов, в том, что антибиотики теряют свою эффективность в борьбе с заболеваниями, во многом виноваты и сами пациенты, не всегда принимающие антибиотики строго по показаниям или в необходимых дозах [5].

На сегодняшний день, открытие ученых Калифорнийского университета в Сан-Диего, об инфекционных бактериях, которые смогли выработать устойчивость ко многим антибиотикам, включая

36

пенициллин, приобретает особенную актуальность. В то же время новых лекарств появляется все меньше и меньше. Например, медиков потряс случай, когда пациенты американской клиники начали массово болеть пневмонией, вызванной бактерией Klebsiella, рассказывает онлайн-издание Science Daily. Это случилось несмотря на строгие санитарные и превентивные меры [5].

В 21 веке биологи открыли и продолжают открывать новые методы определения веществ, которые могли бы служить антибиотиками. Это дарит человечеству надежду на то, что будут найдены лекарства для противодействия болезнетворным бактериям, перед которыми бессильны все ныне известные антибиотики.

Литература

1.Лалаянц И.Э. Антибиотики – история далекая и не очень [Текст] / И. Э. Лалаянц// В мире лекарств. – 1999. № 3–4. – с. 94–95

2.Моруа Андре. Жизнь замечательных людей: серия биографий [Текст]: пер. с франц. / И. Эрбург. – Выпуск 4 (379). – М.: Молодая гвардия, 1964. – 336 с.

3.Сорокина Т.С. Истрия медицины [Текст]: учебное пособие для вузов/Т.С. Сорокина. – 3-е изд – М.: Академия, 2004. – 560 с.

4.Горбачова Ада «Пенициллин: как открытие Флеминга превратилось в антибиотик» [Текст]: [Электронный ресурс]/ Ада Горбачова. - Статья. Онлайн - издание – Альпина нон-фикшн, январь 2015

5.Виктория Кано, Чарльз Мартин, Мария Елизавета МиланаЛу и др. «Klebsiella pneumonia survives within macrophages by avoiding delivery to lysosomes» [Текст]: учеб. пособие [Электронный ресурс]. Статья. Онлайн-издание- Science Daily. Cellular Microbiology, том 17, выпуск 11, с. 1537-1560, ноябрь 2015.

Воронежский государственный технический университет

37

УДК 621.357.7

Б.А. Спиридонов, М.А. Завалишин

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ КОБАЛЬТОВЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

С МОНОЭТАНОЛАМИНОМ

Изучено влияние режимов постоянного и импульсного тока на процесс электроосаждения кобальтовых покрытий из низкоконцентрированных сульфатных электролитов с добавкой моноэтанолмина. Установлен состав и режим электролиза для получения кобальтовых покрытий с максимальным значением выхода кобальта по току. Установлена зависимость микротвердости кобальтовых покрытий от рН электролита и катодной плотности тока

Внастоящее время кобальтовые гальванопокрытия остаются одними из применяемых в различных областях техники, например,

вмашиностроении при производстве изделий, для которых к покрытию предъявляются требования высокой твердости и коррозионной стойкости. Разнообразные магнитные свойства кобальтовых покрытий используют в космической и компьютерной технике, а высокую отражательную способность – при изготовлении рефлекторов и зеркал [1- 3].

Внастоящее время разработано большое число электролитов для получения кобальтовых покрытий. Наиболее широкое применение получили сернокислые, хлоридные, пирофосфатные, трилонатные, сульфаминовые, фторборатные [2]. Из простых по составу электролитов кобальтовые покрытия осаждаются матовыми или полублестящими и только после полировки приобретают сильный блеск. Одним из существенных недостатков кобальтовых покрытий является развитие в них в процессе электролиза больших внутренних напряжений (ВН), которые способствуют растрескиванию и отслаиванию осадков от основы. ВН зависят от природы электролита и режима электролиза. Например, из комплексных трилонатных электролитов кобальтовые покрытия осаждаются с существенно меньшими ВН, чем из сульфатных. С повышением плотности тока ВН в покрытиях возрастают за счет включения в них основных соединений кобальта и увеличения наводороживания. Для снижения ВН в кобальтовых осадках, полученных в пирофосфатных электролитах, рекомендуется

38

использовать ассиметричный переменный ток. Проведение электролиза на ассиметричном токе промышленной частоты позволяет получать блестящие осадки кобальта с выровненной поверхностью и повышенной микротвердостью (до 450 кг/мм2) [3]. При введении в пирофосфатный электролит аминоуксусной кислоты и при электролизе на ассиметричном токе увеличивается рассеивающая способность электролита и повышается его стабильность.

Для осаждения кобальтовых покрытий из сернокислых электролитов используют состав, включающий большую концентрацию сульфата кобальта [1], что удорожает такую технологию. Поэтому проблема электроосаждения кобальтовых покрытий из низкоконцентрированных растворов является актуальной.

Цель работы – изучить влияние режимов постоянного и импульсного реверсивного тока на процесс электроосаждения из низкоконцентрированных сернокислых электролитов с МЭА кобальтовых покрытий и на некоторые их свойства.

Методика эксперимента. Кобальт осаждали из электролитов состава (г/л): №1 – CoSO4 -30 , (NH4)2SO4 -50; №2 – CoSO4 - 30, (NH4)2SO4 - 50 , МЭА - 2 мл/л; №3 – CoSO4 - 30 , (NH4)2SO4 - 50 , МЭА - 2 мл/л, NH4Cl - 20.

Температура 20-250 C, рН 2-2,1. Аноды – кобальтовые, катоды – медные пластины с S = 10 см2. Выход по току (ВТСо) определяли гравиметрическим методом с применением медного кулонометра. Катодную поляризацию изучали потенциодинамическим методом (2 мВ/с) на потенциостате П- 5827М, используя самопишущий потенциометр КСП. В качестве электрода сравнения использовали хлоридсеребряный, а вспомогательного - платиновый. Электроосаждение в нестационарном режиме осуществляли на установке, состоящей из понижающего трансформатора и блока теристоров, обеспечивающих выпрямление однофазного переменного тока промышленной частоты и обеспечивающую подачу напряжения на электролитическую ячейку. Схема состоит из синхронизирующего генератора импульсов напряжения, регулирующего величину напряжения и тока на ячейке; синхронного генератора импульсов, регулирующего длительность положительного и отрицательного напряжения; блока управления теристорами положительных и

39

отрицательных напряжений. Частота импульсов 100 Гц, амплитуда задавалась по напряжению и составляла 15 В на нагрузке [4]. Соотношение катодной и анодной составляющих задавали амплитудами отрицательных и положительных импульсов тока, их длительностью и частотой следования и варьировали как τk/τa = 20/1- 5, где τk – длительность катодного импульса, τa – длительность анодного. Структуру покрытий изучали на дифрактометре ДРОН – 2. Микротвердость определяли на ПМТ-3 при нагрузке на индентор 100 г. Морфологию Co покрытий исследовали на микроскопе JSM – 638 LV. Внутренние напряжения измеряли методом гибкого катода, оценивая их по углу отклонения αср от начального положении (до электрооаждения) тонкой медной фольги длиной 10 см.

Одним из важнейших технологических характеристик электролиза является выход по току металла (ВТМе), который представляет собой отношение массы металла выделившейся на катоде к массе металла, которая должна теоретически быть выделена (расчет производится по закону Фарадея) и выражается в процентах.

Наиболее существенное влияние на ВТМе оказывает концентрация ионов металла в электролите и его кислотность. С увеличением этих параметров ВТМе возрастает. Однако беспредельно увеличивать эти величины не представляется возможным. Повышение концентрации солей кобальта существенно удорожает стоимость техпроцесса осаждения кобальта. С увеличением рН может быть достигнуто произведение растворимости гидроксида кобальта, который может соосаждаться с металлом и ухудшить качество гальванопокрытий.

Поскольку целью работы является исследование процесса электроосаждения кобальта из низкоконцентрированного электролита, то основным фактором, которым можно воздействовать на ВТСо остается рН электролита.

Снизить вредное влияние гидроксидообразования металлов можно введением в электролит буферных добавок, например борной кислоты и др. Ранее проведенными исследованиями было установлено, что в качестве буферной добавки для кобальта может быть использован моноэтаноламин (МЭА), который также является блескообразующей добавкой.

На рисунке 1 представлена зависимость ВТСо от катодной плотности тока (iк) при электроосаждении кобальта из трех

40