Использование формалина для фиксации биологических материалов: медицинские последствия и возможные альтернативы

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный педагогический университет»

Факультет естественнонаучного образования

Реферат

Использование формалина для фиксации биологических материалов: медицинские последствия и возможные альтернативы.

Выполнил: Кислый Александр

Проверила: Курдуманова Ольга Ивановна

Омск, 2016

Оглавление

Введение

1. Формалин как раствор формальдегида. Свойства и сферы применения

2. Отравление формалином. Симптомы, первая помощь, меры предосторожности

3. Формалинсодержащие фиксирующие растворы

4. Альтернативные фиксаторы. Преимущества и перспективы применения

Введение

Сегодня формалин - наиболее распространенный фиксатор биологических препаратов. Относительная доступность и сравнительно невысокая цена, вкупе с мощным консервирующим действием обеспечивают непрерывный спрос на раствор. Биологи и медики, как специалисты, зачастую постоянно работающие с формалином, традиционно скептически относятся к токсическому действию фиксатора на собственный организм.

Свойственный научным работникам фатализм и вызванная одержимостью предметом исследования неосознанная халатность по отношению к технике безопасности при работе с формалином часто являются причиной как хронического раздражения слизистой оболочки верхних дыхательных путей, так и острых отравлений.

Токсичность раствора формальдегида заставляет обращаться к альтернативным фиксаторам: как к привычным спиртам и поваренной соли, так и к новейшим химическим разработкам.

1. Формалин как раствор формальдегида. Свойства и сферы применения

Формальдегид - альдегид муравьиной кислоты, первый член гомологического ряда алифатических альдегидов.

Водный раствор формальдегида называется формалином (formalin). Формула формальдегида очень проста - CH2=O (или HCHO); при этом молекула формальдегида отличается от молекулы воды добавлением всего одного атома углерода. Формальдегид - газообразное бесцветное вещество, обладающее высокой химической и биологической активностью, хорошо растворимое в воде и спиртах. Формальдегид легко (иногда самопроизвольно) полимеризуется с образованием различных твердых форм формальдегида - (CH2=O)n : триоксан, тетраоксан, полиформальдегид, параформальдегид, полиоксиметилен.

Формальдегид широко присутствует в природных процессах и встречается даже в космическом пространстве. Ученые не исключают его участия в процессах зарождения жизни. Формальдегид специально изготавливается в промышленности в качестве сырья для производства различных химических продуктов.

Молярная масса 30,03 г/моль.

Плотность 0,9151 г/смі (при ?80 °C).

Растворимость в воде до 37%.

Температура плавления ?92 °C.

Температура кипения ?19,2 °C.

Категория взрывоопасности II B.

Группа взрывоопасности Т2.

Концентрационные пределы воспламенения 7-73% об.

Температура самовоспламенения 435 °C

Формальдегид обладает сильными антисептическими свойствами, способен уничтожать большинство микроорганизмов, включая их споры. Токсичен, негативно воздействует дыхательные пути, глаза, кожный покров, на генетический материал, репродуктивные органы, оказывает сильное действие на центральную нервную систему.

The International Agency for Research on Cancer (IARC) при ВОЗ относит формальдегид к канцерогенным веществам (см. отчет Vol.: 88 (2006) CAS No.: 50-00-0).

По токсичности формальдегид относится ко 2 классу опасности (высокоопасный - аналогично хлору, дихлорэтану, сероуглероду и т.п.).

Формальдегид является одним из нормальных метаболитов в организме, связанных с обменом производных системы тетрагидрофолиевой кислоты. Однако он давно привлек внимание гигиенистов, токсикологов и аллергологов с позиций его неблагоприятного воздействия на организмы. Обезвреживание формальдегида в организмах сводится к его окислению и выведению почками в связанном и свободном состоянии.

Формальдегид в большом количестве может содержаться в атмосфере, особенно в больших городах и промышленных центрах. Источниками формальдегида в атмосфере являются:

-фотохимические реакции превращения метана ( и возможно других углеводородов) в атмосферных слоях;

-лесные, торфяные и городские пожары; свалки бытовых и промышленных отходов;

-выбросы автотранспорта и топочные газы энергетических установок;

-выбросы промышленных предприятий, использующих формальдегид в своей деятельности;

-выделение формальдегида из содержащих его материалов ( древесные плиты, фенопластики).

Водный раствор формальдегида (метандиол), стабилизированный метанолом, формалин, вызывает денатурацию белков, поэтому он используется в качестве дубителя в кожевенном производстве и дубления желатина при производстве кинофотоплёнки. Из-за сильного дубящего эффекта формальдегид также является и сильным антисептиком, это свойство формалина используется в медицине, как антисептик (формидрон, Формагель и подобные препараты) и для консервации биологических материалов (создание анатомических и других препаратов).

2. Отравление формалином. Симптомы, первая помощь, меры предосторожности

При комнатных температурах раствор формалина выделяет формальдегид, который обладает ядовитыми свойствами. Уровень предельной концентрации формальдегида в воздухе - 1 миллиграмм на 1 квадратный метр. Для того чтобы избежать случаев отравления и не допустить образования в воздухе взрывоопасных смесей, все работы с формалином должны проводиться исключительно в вытяжном шкафу. В процессе работы с формалином необходимо надевать на руки перчатки.

Острые отравления формальдегидом встречаются достаточно редко. Среди причин превалируют несчастные случаи в быту и на производстве, вызванные нарушением правил безопасности работы с формалином.

При острой интоксикации формалином различают его местное и общее воздействие на организм человека. Местные поражения возникают на путях проникновения токсического вещества, и проявляются колликвационным некрозом (гибелью поверхностных тканей в результате прижигающего действия вещества). Общее влияние формалина на организм человека при остром отравлении проявляется поражением центральной нервной системы (головная боль, головокружение, нарушения сознания), а в тяжелых случаях - общетоксическим шоком с поражением печени и почек (желтуха, острая почечная недостаточность). Острое отравление парами формальдегида может возникнуть при неправильном использовании растворов формалина для дезинфекции помещений. Уже незначительное превышение допустимой концентрации формальдегида в воздухе закрытых помещений способно вызвать головную боль и слезотечение, при отравлении более высокими концентрациями возникает тошнота, рвота, симптомы раздражения верхних дыхательных путей. Сильная интоксикация парами формалина приводит к отеку и спазму гортани с развитием острой дыхательной недостаточности. Смерть, как правило, наступает от отека легких. При случайном или намеренном приеме формалина внутрь возникает острая боль, тошнота, кровавая рвота. Смерть наступает в результате общетоксического шока, летальная доза формалина при поступлении через пищеварительный тракт составляет 50 мл. При попадании высоких концентраций формальдегида на открытые участки тела возникают множественные ожоги.

При оказании первичной помощи для нейтрализации формалина используют специфические антидоты (противоядия), которыми являются препараты аммиака и мочевины (вступают в реакцию с формальдегидом с образованием безвредного уротропина). Пораженные кожные покровы обмывают 5%-м раствором нашатырного спирта; при попадании формалина внутрь, производят промывание желудка через зонд (рвоту вызывать категорически противопоказано) раствором солей аммония и мочевины. При отравлении парами формалина показаны ингаляция водным паром с добавлением нескольких капель нашатырного спирта.

3. Формалинсодержащие фиксирующие растворы

Кроме общей токсичности, к серьезным недостаткам формалина как фиксатора можно отнести мощное гемолизирующее действие, приводящее к утрате цвета препарата. В 1895 г. Н. Ф. Мельников-Разведенков впервые установил, что после фиксации в формалине возможно восстановить естественную окраску ткани, обрабатывая препарат спиртом. На этом принципе основаны наиболее распространенные в настоящее время методы приготовления музейных препаратов. Формалино-солевые растворы, предложенные целым рядом авторов, различны по своему составу, и показания к применению той или иной жидкости определяются качеством объекта и задачами, которые поставлены при изготовлении препарата.

Наиболее употребительны следующие фиксирующие смеси.

Н.Ф. Мельникова-Разведенкова: формалин 100 мл, хлористый калий 5 г, уксуснокислый калий (или натрий) 30 г, вода 1000 мл.

Кайзерлинга: формалин 200 мл, азотнокислый калий (селитра) 15 г, уксуснокислый калий 30 г, вода 1000 мл.

Пика: формалин 50 мл, карлобадская соль (искусственная) 50 г, вода 1000 мл.

Иореса: формалин 100 мл, сернокислый натрий 20 г, сернокислая магнезия 20 г, поваренная соль 10 г, вода 900 мл.

Общим для всех формалино-солевых растворов является то, что они замедляют уплотнение препарата и сохраняют на более продолжительное время способность тканей к восстановлению окраски.

В выборе той или иной фиксирующей жидкости следует руководствоваться тем, что слабые (по концентрации формалина) растворы обладают более глубоким проникающим действием и поэтому они лучше для фиксации крупных объектов, но так как гемолизирующее действие таких растворов выше, они менее эффективны в отношении восстановления естественной окраски. С последней точки зрения выгоднее крепкие формалиновые жидкости.

Поэтому там, где главной задачей является сохранение окраски препарата, последний фиксируют в жидкости Кайзерлинга, как наиболее крепкой и, следовательно, с наименьшим гемолизирующим действием.

В тех же случаях, когда такая окраска имеет второстепенное значение и орган крупный, показаны слабые фиксаторы, как, например, жидкости Н. Ф. Мельникова-Разведенкова, Пика и др.

Впрочем, в отношении крупных объектов одно лишь применение слабых формалино-солевых жидкостей ни в какой мере не обеспечивает полноценной фиксации и потому, как правило, перед погружением препаратов в фиксирующий раствор приходится прибегать к дополнительным разрезам, надрезам и уколам.

4. Альтернативные фиксаторы. Преимущества и перспективы применения

формалин альтернативный фиксатор отравление

Простейшей альтернативой формалина для кратковременной фиксации небольших объектов является обычная поваренная соль. Она активно использовалась в сборах мелких млекопитающих южной лесостепи Омской области 2014-15 гг. Пересыпанные большим количеством соли зверьки прекрасно сохранились и были пригодны для видового определения спустя несколько месяцев после консервации. Единственным серьезным недостатком данного метода фиксации является утрата пластичности тканей, что, однако, не критично для зоогеографических и териологических исследований.

Отлично показал себя как фиксатор этиловый спирт, который, к сожалению, значительно дороже формалина, особенно учитывая малую эффективность спирта в растворах низкой концентрации (тогда как всего 4%ный раствор формальдегида прекрасно сохраняет териологический материал в течение пары недель до окончательной консервации).

В Пензенском Государственном институте удачно прошли опыты по фиксации препаратов раствором бензоата натрия. Он не вызывает грубой денатурации белков, приводящей к изменению консистенции и объема тканей, малотоксичен: ЛД50 - при пероральном введении для мышей - 1600 мг/кг, для крыс - 4980 мг/кг. Растворы бензоата натрия не летучи, не образуют паров, химически стойки, не обладают токсическим и раздражающим действием на верхние дыхательные пути и кожу. Препарат разрешен к применению в качестве пищевой добавки Е211 в странах Европы и СНГ. Он используется как консервант при производстве безалкогольных напитков и рыбных пресервов или консервов, а также для увеличения сроков годности соусов, фруктовых и овощных продуктов, колбасных изделий, сыров, кондитерских изделий и обработки упаковочных материалов для пищевых продуктов. Препарат имеет относительно небольшую стоимость и в достаточном количестве производится на территории Российской Федерации. Анатомические препараты, фиксированные водным раствором бензоата натрия, имеют естественную окраску как на внешней поверхности, так и на разрезе, прогрессирующего обесцвечивания не наблюдается. Подвергшиеся консервации препараты не уменьшаются в объеме, сохраняют природную консистенцию - упруги и эластичны. В данный момент стоит вопрос о получении патента на разработку.

В 2013 г. Учеными Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) был разработан раствор «Альдофикс» на основе глиоксаля - вещества, обладающего широким спектром действия и низким уровнем токсичности для человека. Вещество не токсично и не обладает запахом. После ряда исследований, сотрудники СибГМУ утверждают, что созданный на основе глиоксаля альдофикс может безопасно и эффективно работать как средство для бальзамирования и как фиксатор макропрепаратов внутренних органов. Раствор вышел на рынок в осенью 2013 г., однако широкого распространения не получил, возможно, из-за последних экономических событий.

Итого, важнейшими факторами, удерживающими формалин как главный фиксатор биоматериалов, являются отношение эффективности к цене и связанная с широкой областью применения как в биологии и медицине, так и в промышленности доступность, в отличие от двух вышеописанных современных фиксаторов. Ситуация, скорее всего, в ближайшие десятилетия останется неизменной, так что необходимо уделить особое внимание соблюдению ТБ при работе с производными формальдегида в учебных заведения и исследовательских институтах.

Размещено на Allbest.ru