БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 1, с. 134-139

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 577.3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОПИВАКАИНА В СЛЕЗНОЙ ЖИДКОСТИ У ДЕТЕЙ

ПРИ ПРОВОДНИКОВОЙ АНЕСТЕЗИИ МЕТОДОМ

МУЛЬТИСЕНСОРНОЙ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

Ю.Д. Кузнецова*^, **, А.А. Балашов*, Д.Р. Черкашин*, Н.А. Бакунина*^,**,

А.Н. Доронин****, С.Н. Удальцов*****

*НП Международный научно-практический Центр пролиферации тканей,

119034, Москва, ул. Пречистенка, 29/14

**Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава РФ,

117997, Москва, ул. Островитянова, 1

***Институт ядерной физики Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова,

119991, Москва, Ленинские горы, 1

****Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина PАН,

119071, Москва, Ленинский просп., 31/4

*****ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»,

142290, Пущино Московской области, ул. Институтская, 2

E-mail: blm1962@yandex.ru

Поступила в редакцию 15.07.2021 г.

После доработки 14.10.2021 г.

Принята к публикации 06.12.2021 г.

Для определения эффективной дозировки применяемых и разрабатываемых офтальмологических

препаратов требуется оценка динамики изменения во времени их концентрации в слезной жидко-

сти. Для этих целей удобен простой электрохимический метод определения различных веществ -

мультисенсорная инверсионная вольтамперометрия. В работе в качестве примера изучена динами-

ка местноанельгезирующего препарата ропивакаина, применяемого для проводниковой анестезии

при офтальмологических операциях у детей.

Ключевые слова: мультисенсорная инверсионная вольтамперометрия, планарные электроды, ропивака-

ин, офтальмология.

DOI: 10.31857/S0006302922010148

Для определения фармакокинетики и эффек-

перограммы интегрально. Измерения проводят

тивной дозировки существующих и вновь разра-

на одном индикаторном электроде, что имеет

батываемых анельгизирующих офтальмологиче-

большое преимущество по сравнению с мульти-

ских препаратов требуется оценка динамики из-

сенсорными методами, в которых используют

менения их концентрации в слезной жидкости

набор электродов.

во времени. С этой целью, как показали наши

Ранее работоспособноcть и эффективность

предыдущие исследования, вполне успешно мо-

метода экспресс-диагностики биологических

жет быть применен разработанный в ИФХЭ

объектов с использованием мультисенсорной ин-

РАН (Москва) метод мультисенсорной инверси-

версионной вольтамперометрии уже была проде-

онной вольтамперометрии [1, 2]. Этим методом

монстрирована нами, в частности, пpи опpеделе-

определяется изменение электрохимической ак-

нии ряда пpепаpатов, используемых в офтальмо-

тивности катионов металлов в растворе в резуль-

логии - визомитина [3, 4], ланостерола [5],

тате их взаимодействия с органическими веще-

бетоптика и его дженериков [6, 7], фентанила [8].

ствами. На получаемой вольтамперограмме при

этом фиксируются изменения пиков токов рас-

Целью данной работы являлось исследование

творения металлов, которые можно зафиксиро-

методом мультисенсорной инверсионной вольт-

вать для каждого металла тест-системы по от-

амперометрии фармакокинетики поведения в

дельности или оценить изменение всей вольтам-

слезной жидкости ряда анестетика ропивакаина.

134

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОПИВАКАИНА В СЛЕЗНОЙ ЖИДКОСТИ У ДЕТЕЙ

135

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Анестезиологическое пособие для детей и

взрослых отличается, поскольку дети и взрослые -

по сути разные биологические объекты со свой-

ственным их возрасту гомеостазом. Анестетик ро-

пивакаин является препаратом выбора, поскольку

менее токсичен по сравнению с другими и при вы-

ходе из наркоза дает меньше побочных реакций

при достаточной глубине анестезии. Химическое

Рис. 1. Структурная формула ропивакаина.

название ропивакаина - (S)-N-(2,6-диметилфе-

нил)-1-пропил-2-пиперидинкарбоксамид,

его

«Автоком» (Москва) сначала наносили 50 мкл

брутто-формула - C₁₇H₂₆N₂O, структурная фор-

тест-системы, состоящей из 0.05 М КСl и набора

мула представлена на рис. 1. По фармакологиче-

скому действию относится к местноанестезирую-

катионов металлов (Zn²⁺, Cd²⁺, Рb²⁺, Cu²⁺, Со²⁺,

щим препаратам.

Hg²⁺) в концентрации 5∙10^-5 М для каждого кати-

Ропивакаин обратимо блокирует потенциал-

она, и снимали инверсионную вольтамперограм-

зависимые натриевые каналы, препятствует гене-

му при потенциале катодного осаждения метал-

рации импульсов в окончаниях чувствительных

лов -1.55 В относительно хлорсеребряного элек-

нервов и их проведению по нервным волокнам.

трода с последующей разверткой в анодную

При попадании в системный кровоток оказывает

сторону до значения потенциала 0.3 В. Получен-

угнетающее действие на центральную нервную

ная вольтамперограмма являлась фоновой

систему и миокард (уменьшает возбудимость и

(рис. 2, кривая 1).

автоматизм, замедляет проводимость). Применя-

Затем фильтровальной бумагой с поверхности

ется для местной анестезии - эпидуральной, про-

электрода удаляли тест-систему и помещали на

водниковой (включая крупные нервы и сплете-

этот же электрод диск из фильтровальной бумаги

ния), инфильтрационной; используется также

с нанесенной на него тест-системой, содержащей

для купирования острого болевого синдрома. Ро-

ропивакаин в различной концентрации. После

пивакаин усиливает токсическое действие других

снятия инверсионных вольтамперограмм раство-

местных анестетиков и препаратов, по структуре

ров с препаратом проводили их сравнение с фо-

схожих с местными анестетиками амидного типа,

новой вольтамперограммой.

а также усиливает (взаимно) действие средств,

Для изучения влияния на тест-систему слез-

угнетающих центральную нервную систему.

ной жидкости после инстилляции ропивакаина в

Всего было прооперировано 36 глаз у 34 боль-

конъюнктивальный мешок глаза помещали диск

ных (50% мальчиков и 50% девочек), из них у

диаметром 8 мм из предварительно обработанно-

32 больных парные глаза не оперировались.

го пористого материала (фильтровальной бумаги,

Иньекции анестетика со стороны парных (кон-

которую предварительно тщательно промывали в

трольных) глаз не проводились.

спирте и дистиллированной воде и сушили при

Были использованы различные виды провод-

температуре 80ºС в течение трех часов). Через

никовой анестезии на фоне ингаляционного вве-

определенное время (1 мин) этот бумажный диск

дения севорана (который практически не обнару-

извлекали из конъюнктивального мешка и поме-

живается в слезной жидкости): у детей в возрасте

щали на электрод с нанесенной на него тест-си-

от 3 месяцев до 17 лет - парабульбарная (около

стемой. Измерения проводили через 10 и 20 мин

глаза, 10 пациентов), а после 15 лет - ретробуль-

после введения препарата.

барная анестезия (за глаз к вершине орбиты, 2 па-

циента), инфраорбитальная анестезия (в области

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

верхних зубов по направлению к орбите, 7 паци-

Влияние ропивакаина на инверсионную вольт-

ентов), палатинальная анестезия (в области неба,

7 пациентов) и смешанная инфраорбитальная с

амперограмму тест-системы показано на рис. 2

палатинальной (10 пациентов). Для детей до по-

(кривые 2-5). Ропивакаин уменьшает количество

лутора лет использовали только парабульбарную

всех электроосаждаемых на электроде металлов.

анестезию. Палатинальное введение применя-

В интервале концентраций 0.12∙10^-3 - 0.50∙10^-3%

лось у детей старше четырех лет в связи с заклад-

с увеличением концентрации ропивакаина в рас-

кой зубов. Методики введения были стандартные

творе тест-системы на вольтамперограммах су-

с применением правила циферблата, расчет дозы

щественно уменьшаются токи растворения кад-

вводимого анестетика проводили по общеприня-

мия и свинца. Количество электроосаждаемых

тым методам для детей.

цинка, кобальта и ртути в рассмотренном интер-

Для проведения испытаний методом мульти-

вале концентраций ропивакаина меняется незна-

сенсорной инверсионной вольтамперометрии на

чительно, что может быть связано с прочностью

планарные электроды производства ООО НПП

образуемых комплексов этих металлов. Таким

БИОФИЗИКА том 67

№ 1

2022

136

БАЛАШОВА и др.

Рис. 2. Инверсионные вольтамперограммы тест-системы с концентрацией ропивакаина (в %): 1 - 0 (фон), 2 - 0.125∙10^-3,

3 - 0.25∙10^-3, 4 - 0.375∙10^-3, 5 - 0.50∙10^-3.

образом, ропивакаин взаимодействует с металла-

собах его введения) на инверсионные вольтампе-

ми тест-системы, что позволяет вести его опре-

рограммы слезной жидкости у оперированных

деление в слезной жидкости методом мультисен-

пациентов показано в табл. 1-5. Для сравнения в

сорной инверсионной вольтамперометрии.

каждой таблице приведены также данные инвер-

Определение возможно либо по изменению то-

сионных вольтамперограмм слезной жидкости

ков кадмия и свинца, либо по интегральному из-

здоровых глаз пациентов. Так, можно видеть, что

менению тока вольтамперограммы.

в течение 20 мин пики токов Pb²⁺, Cu²⁺, Co²⁺ и

Влияние ропивакаина на инверсионные вольтам-

Hg²⁺ увеличиваются соответственно с 40.4 до

перограммы слезной жидкости у оперированных па-

48.0 мкА, с 26.0 до 35.0 мкА, с 26.6 до 35.0 мкА и с

циентов. Влияние ропивакаина (при разных спо-

18.6 до 29.0 мкА.

Таблица 1. Влияние ропивакаина на слезную жидкость после его введения инфраорбитально

Пики токов растворения металлов, мкА

Слезная жидкость

Оперированный глаз

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

Через 10 мин после введения

ропивакаина инфраорбитально

Через 30 мин после введения

Контроль (здоровый глаз)

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

После введения ропивакаина

инфраорбитально через 10 мин

Через 1 час после введения (в конце

операции)

Примечание. Усреднены значения по семи пациентам.

БИОФИЗИКА том 67

№ 1

2022

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОПИВАКАИНА В СЛЕЗНОЙ ЖИДКОСТИ У ДЕТЕЙ

137

Таблица 2. Влияние ропивакаина на слезную жидкость после введения палатинально

Пики токов растворения металлов, мкА

Слезная жидкость

Оперированный глаз

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До блока

Через 10 мин после введения

ропивакаина палатинально

Через 20 мин после введения

ропивакаина палатинально

Контроль (здоровый глаз)

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До блока

Через 10 мин после введения

ропивакаина палатинально

Через 20 мин после введения

ропивакаина палатинально

Примечание. Усреднены значения по семи пациентам.

Таблица 3. Влияние ропивакаина на слезную жидкость при введении палатинально + инфраорбитально

Пики токов растворения металлов, мкА

Слезная жидкость

Оперированный глаз

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

Через 10 мин после введения

ропивакаина палатинально +

инфраорбитально

Через 20 мин после введения

ропивакаина палатинально +

инфраорбитально

Контроль (здоровый глаз)

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

Через 10 мин после введения

ропивакаина палатинально +

инфраорбитально

Через 20 мин после введения

ропивакаина палатинально +

инфраорбитально

Примечание. Усреднены значения по восьми пациентам, всего прооперировано десять глаз.

БИОФИЗИКА том 67

№ 1

2022

138

БАЛАШОВА и др.

Таблица 4. Влияние ропивакаина на слезную жидкость после введения парабульбарно

Пики токов растворения металлов, мкА

Слезная жидкость

Оперированный глаз

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

Через 10 мин после введения

ропивакаина парабульбарно

Через 20 мин после введения

ропивакаина парабульбарно

Контроль (здоровый глаз)

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

Через 10 мин после введения

ропивакаина парабульбарно

Через 20 мин после введения

ропивакаина парабульбарно

Примечание. Усреднены значения по десяти пациентам.

Таблица 5. Влияние ропивакаина на слезную жидкость после введения ретробульбарно

Пики токов растворения металлов, мкА

Слезная жидкость

Оперированный глаз

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

Через 10 мин после введения

ропивакаина ретробульбарно

Через 30 мин после введения

Контроль (здоровый глаз)

Фон

70.0

50.2

40.0

52.8

До введения препарата

Через 10 мин после введения

ропивакаина ретробульбарно

Через 30 мин после введения

Примечание. Усреднены значения по двум пациентам.

БИОФИЗИКА том 67

№ 1

2022

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОПИВАКАИНА В СЛЕЗНОЙ ЖИДКОСТИ У ДЕТЕЙ

139

Из данных, приведенных в таблицах, следует,

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

что при введении препаратов парабульбарно, их

Все процедуры с участием пациентов соответ-

действие на пики токов, а следовательно и на слез-

ную жидкость, проявляется сильнее, чем при ин-

ствовали этическим стандартам Хельсинкской

фраорбитальном и палатинальном введении (р <

декларации 1964 г. и ее последующим изменени-

ям. С учетом возраста пациентов письменное ин-

0.05). При этом по клинической картине лучшее

формированное согласие на проведение исследо-

обезболивание было получено при сочетанном ин-

вания подписывали их родители, которые полу-

фраорбитальном и палатинальном введении по

чили полную информацию о методах и целях

сравнению с другими методами введения (p < 0.05).

исследования.

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Показано, что методом мультисенсорной

1. В. Н. Андреев, В. М. Ганшин, А. Н. Доронин и

инверсионной вольтамперометрии возможно

В. П. Луковцев, Патент РФ № 2375705, опубл.

определение ропивакаина в слезной жидкости.

10.12.2009.

2. Показано, что после введения ропивакаина

2. В. П. Луковцев, А. Н. Доронин, В. А. и В. М. Ган-

его концентрация в слезной жидкости постепен-

шин, Электрохимия 45 (7), 869 (2009).

но уменьшается независимо от способа введения

препарата.

3. И. И. Колесниченко, Е. П. Кантаржи и А. Н. До-

ронин, в сб. Труды 6-й Всероссийской науч.-прак-

3. Показано, что при введении ропивакаина

тич. конф. «Измерения в современном мире - 2017»

парабульбарно его действие на пики токов, а сле-

(СПбПУ, СПб., 2017), сс. 33-37.

довательно, на слезную жидкость сильнее, чем

4. Л. М. Балашова, И. И. Колеcниченко и Е. П. Кан-

при инфраорбитальном и палатинальном введе-

таpжи, Клин. геpонтология 23 (9-10), 6 (2017).

нии (с достоверностью р < 0.05). Лучшее обезбо-

ливание по клинической картине получено при

5. Л. М. Балашова, В. А. Намиот, И. И. Колеcничен-

сочетанном инфраорбитальном и палатинальном

ко и др., Биофизика 63 (4), 825 (2018).

введении (с достоверностью р < 0.05) по сравне-

6. И. И. Колеcниченко, Л. М. Балашова и Е. П. Кан-

нию с другими методами введения.

таpжи, Клин. геpонтология 23 (9-10), 36 (2017).

7. Л. М. Балашова, И. И. Колеcниченко, В. А. На-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

миот и др., Биофизика 64 (6), 1088 (2019).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

8. И. И. Колеcниченко, Л. М. Балашова и Л. С. Ко-

интересов.

робова, Биофизика 66 (3), 577 (2021).

Determination of Ropivacaine in Lacrimal Fluid in Children under Conduction

Anesthesia by Multisensory Stripping Voltammetry

L.M. Balashova*^, **, V.A. Namiot***, I.I. Kolesnichenko****, L.S. Korobova*^, **,

Yu.D. Kuznetsova*^, ** , A.A. Balashov*, D.R. Cherkashin*, N.A. Bakunina*^, **,

A.N. Doronin****, and S.N. Udaltsov**

*International Scientific and Practical Center for Tissue Proliferation, ul. Prechistenka 29/14, Moscow, 119034 Russia

**Pirogov Russian National Research Medical University, Ministry of Healthcare of the Russian Federation,

ul. Ostrovitianova 1, Moscow, 117997 Russia

***Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University, Leninskie Gory 1, Moscow, 119991 Russia

****Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences,

Leninskiy prosp. 31/4, Moscow, 119071 Russia

*****Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”,

Institutskaya ul. 2, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia

To determine the effective dosage of applied and developed ophthalmic drugs, an assessment of the dynamics

of changes in their concentration in the lacrimal fluid over time is required. For these purposes, a simple elec-

trochemical method for the determination of various substances is convenient - multisensor stripping vol-

tammetкry. In this work, as an example, the dynamics of the locally analgesic drug ropivacaine, used for con-

duction anesthesia during ophthalmic operations in children, was studied.

Keywords: multisensory stripping voltammetry, planar electrodes, ropivakaine, ophthalmology

БИОФИЗИКА том 67

№ 1

2022