El agua con la baja concentración de deuterio resulta ser beneficiosa para la medicina
El isótopo pesado del hidrógeno (deuterio, en cuyo núcleo hay un neutrón «extra») está presente en cualquier agua de origen natural. En el agua potable ordinaria la proporción de deuterio no excede una 0,015%. Pero si la concentración de deuterio es mayor o menor, las propiedades biológicas del agua pueden cambiar. Por ejemplo, los estudios anteriores han demostrado que el agua con deficiencia de deuterio puede tener un efecto antitumoral, antídoto y metabólico, y puede afectar los signos vitales de los cultivos celulares en los ambientes acuáticos.
El grupo de los científicos de la RUDN del Departamento de la Química Farmacéutica y Tóxica del Instituto Médico de la RUDN dirigido por Antón Syroeshkin e Igor Zlatsky, investigó cómo los cambios en la concentración de deuterio en el agua afectan los procesos en las moléculas biológicas, así como en las células vivas.
Los investigadores compararon el agua con las proporciones de isótopos diferentes: el agua ligera con un bajo contenido de deuterio con la proporción D/H de aproximadamente 5 ppm, el agua con el contenido normal de deuterio (140 ppm) y el agua pesada — D2O.
Para el nivel molecular de la organización de la vida, los científicos de la RUDN estudiaron la mutarotación de galactosa, es decir, la transformación rotacional de la molécula; para el nivel supramolecular, actividad enzimática destabilasa-lisozima; para las sustancias farmacéuticas, la solubilidad y la distribución bifásica, así como la tasa de vida de las células vivas en el agua de diversas composiciones isotópicas.
Al final resultó que la constante de la velocidad de rotación óptica para L-galactosa fue dos veces menor que para D-galactosa con un pequeño contenido de deuterio, independientemente de la concentración específica, mientras que en el agua pesada no se observó mutarotación de primer orden para L-galactosa.
La velocidad inicial de la tasa de actividad de lisozima de la enzima destabilasa-lisozima también cambió: aumentó 2 veces en el agua con un bajo contenido de deuterio, mientras que en el agua pesada no hubo cambio en la actividad.
Al examinar los sistemas de suspensión, se estudió la velocidad de disolución de las sustancias farmacológicas activas. La disolución ocurre más rápido cuando la concentración de protio es mayor que la del deuterio. Esto corresponde al efecto de isótopo cinético normal y confirma la importancia de la elección de la composición isotópica de solvente para acelerar el proceso.
Los cambios en la composición isotópica del agua también afectaron al comportamiento de las células vivas: en el agua con el contenido de deuterio más bajo, las células de organismos unicelulares de la especie Spirostomum ambigua se inmovilizaron hasta 8 veces más rápido.
Estos descubrimientos pueden ser útiles para futuros estudios biomédicos y terapéuticos, donde el deuterio puede considerarse como un regulador de las propiedades biológicas de las células normales o cancerosas.
El artículo fue publicado en la revista Chemical Engineering Journal.
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