Благородный газ, который можно использовать вместо наркотика

Федор Григорьев, кандидат химических наук

Токсичность вещества для наркоза определяется прежде всего его способностью вступать в химические реакции. Если она велика, то наркотическое вещество влияет на метаболизм, что может негативно сказаться на здоровье пациента. Какие элементы наименее склонны участвовать в реакциях? Это известно из школьного курса химии — инертные, или благородные газы.

Наркотическое столетие

У инертных газов целиком заполнены электронные оболочки, и поэтому эти газы, как правило, не образуют химических связей. Можно ожидать, что и при попадании в организм благородные газы будут слабо или вовсе не участвовать в метаболизме.

С этой точки зрения идея использования благородных газов для ингаляционной анестезии выглядит очень перспективно. Символично, что доклад об анестезирующих свойствах ксенона первооткрыватель этих свойств, профессор-токсиколог Николай Лазарев, приурочил к 100-летию использования эфира для наркоза, то есть к 1946 году. Примерно тогда же, но после доклада Лазарева, в научной печати появилось сообщение группы американских исследователей о наркотическом действии ксенона на мышей, подтверждавшие данные Лазарева.

В 1951 году в США успешно провели первую операцию с ксеноном в качестве анестетика, однако дальше дело не пошло — главным образом, в связи с высокой стоимостью получения газа. Основной его источник — земная атмосфера, где он находится в очень малой концентрации: около 1 литра на 15 млн литров воздуха.

Ксенон вместо парниковых газов

В 1980-1990-х годах к ксеноновой анестезии возник интерес. Сжижение воздуха в промышленных масштабах позволило снизить стоимость ксенона; к тому же, производство наиболее широко используемых сейчас галогенсодержащих анестетиков должно быть полностью прекращено к 2030 году — так записано в Киотском протоколе. Да и закись азота, негалогенсодержащий анестетик — тоже один из парниковых газов, поэтому будет ограничено и его производство. По этим причинам ксеноновая анестезия вызывает все больший интерес, и с конца XX века вопросы, связанные с ее применением, регулярно обсуждаются на всемирных и европейских анестезиологических конгрессах.

Главный вопрос для развития ксеноновой анестезии — производство газа. Сейчас ксенон в основном получают на металлургических производствах, для которых требуется большое количество жидкого кислорода. При первичном разделении воздуха на азот и кислород последний содержит незначительную примесь смеси криптона и ксенона, из которой ксенон затем выделяют путем многоступенчатого процесса. Из-за низкой концентрации в исходной смеси ксенон получается дорогим. При анестезии значительная часть газа еще и безвозвратно теряется, уходя в атмосферу с дыханием пациента, что увеличивает расход и без того дорогого газа.

Приоритетное развитие тяжелой — в частности, металлургической — промышленности в СССР в числе прочего привело к тому, что Россия и Украина сейчас обеспечивают каждая по 20% мирового производства ксенона.

Снижение стоимости ксенона создало ситуацию, когда основным тормозом в его медицинском применении становится отсутствие соответствующей правовой базы. В 1990-х годах в России впервые в мировой практике был проведен весь спектр доклинических и клинических испытаний в соответствии с регламентом Государственного фармакологического комитета, и с 1999 года ксенон приказом министра здравоохранения России разрешен к применению в качестве средства наркоза.

Практика ксеноновой анестезии постоянно расширяется, в России и за рубежом возникло множество компаний, изготавливающих аппаратуру для ксеноновой анестезии.

Ксенон надо беречь

С 2008 года наблюдается взрывной рост публикаций на тему ксеноновой анестезии. На основании уже имеющейся практики можно сделать вывод, что использование ксенона перспективно в нейрохирургии, кардиохирургии и многих других областях.

Но для применения ксенона в рядовых операция по-прежнему остается актуальным вопрос снижения его стоимости: расход газа за час операции составляет 8-10 литров, а это $180. Аппараты для ксеноновой анестезии оснащают специальными модулями, позволяющими оптимизировать поток газа, чтобы достигать наркоза при его минимальном расходе. Еще одно направление, по которому работают и российские исследователи, — ксенонсберегающие технологии. Вторичное использование ксенона, адсорбированного из выдыхаемого больным газа в специальных патронах и затем выделенного из них, позволяет снизить расход в три раза.

Распространение ксенона в качестве анестетика позволило выявить и ряд других его медицинских применений. Исследования, проведенные на борту авианосца "Адмирал Кузнецов", показали, что ксеноновый коктейль вызывает релаксацию после стресса, позволяет человеку быстро восстановиться после пребывания в экстремальных условиях. Есть и свидетельства влияния благотворного влияния смесей с ксеноном на функцию головного мозга после инсульта; возможно и применение газа при лечении наркозависимости.

Где еще взять ксенона

Новые методы получения ксенона по-прежнему нужны. Описанная выше технология — при металлургическом производстве — недешева, но кроме того экологически нечиста; в Европе от нее отказываются уже и на законодательном уровне. Весьма возможно, что ограничения будут введены и для металлургических предприятий России и Украины.

Но Россия могла бы укрепить лидерство в производстве ксенона. Это тяжелый газ, его молярная масса почти вдвое больше, чем у воздуха, поэтому он может скапливаться в газоносных образованиях. В середине 1990-х годов ксенон был обнаружен в природном газе, причем в концентрации, на несколько порядков превышающей его концентрацию в воздухе.

Правда, для извлечения ксенона из природного газа необходимо его сжижение сразу после добычи, а эта технология пока еще не получила большого распространения в России. Первый завод по производству сжиженного природного газа (СПГ) построен в 2006 году по проекту "Сахалин-2", в ближайшие пять лет завод СПГ должен появиться на Ямале, в планах — еще несколько таких заводов. Вопрос только в том, выдержит ли Россия конкуренцию с крупнейшими мировыми нефтегазовыми компаниями, которые давно уже занимаются сжижением природного газа и, очевидно, способны освоить новый для себя рынок ксенона очень быстро.