ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Zamów


Ebooki 


Więcej

Artykuły z Chemii w Szkole

Antybakteryjne działanie srebra


Srebro od bardzo dawna wzbudza zainteresowanie człowieka. Poznana dotychczas historia srebra sięga 4000 lat p.n.e i kieruje nas w okolice Egiptu i Mezopotamii. Z tego właśnie okresu pochodzą znalezione w grobowcach srebrne przedmioty.

Nie dysponujemy jednak dokumentami z tak odległych czasów, opisującymi sposoby wydobywania i przetwarzania omawianego pierwiastka. Pierwsze wzmianki na ten temat pochodzą dopiero z ok. 2500 r. p.n.e. z obszaru Azji Mniejszej. Srebro rodzime jest jednak rzadko spotykane, częściej natomiast występuje w postaci minerałów, takich jak argentyt (Ag2S), chloroargyryt (AgCl), dyskrazyt (Ag3Sb), pirargyryt (Ag3SbS3) i inne. Występuje ono również jako domieszka (zanieczyszczenia) rud miedzi, cynku oraz ołowiu. Galena ołowiowa (siarczek ołowiu PbS) może zawierać nawet do 1,2% srebra i taka jej odmiana nazywana jest srebronośną. Istotnym problemem staje się więc oddzielenie srebra lub jego związków od pozostałych składników minerałów. Zadziwiające jest to, że już ok. 3 tysiące lat temu znana była metoda izolacji srebra wykorzystująca tworzenie przez nie amalgamatu z rtęcią.

Historia srebra

Od ok. 800 r. p.n.e. w Egipcie srebro zaczęło funkcjonować jako środek płatniczy i od tej pory pozyskiwano je głównie z tego powodu. Jednak już w tamtych starożytnych czasach dopatrywano się w srebrze także pozytywnego wpływu na zdrowie i dlatego pokrywano nim naczynia, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się różnych chorób . Na pierwsze naukowo uzasadnione zastosowanie srebra w medycynie trzeba było czekać jeszcze wiele lat. W 1617 r. pojawiła się publikacja, opisująca stosowanie srebra, a dokładnie – azotanu srebra (zwanego lapisem), w leczeniu ran, wysypek, brodawek i wrzodów. Od tej pory zainteresowanie leczniczym wpływem srebra i jego związków zaczęło stale wzrastać.

W XIX w. roztwór azotanu srebra zaczęto stosować także jako lek na oparzenia. W tym czasie udowodniono również jednoznacznie antybakteryjne działanie srebra. Początkowo badano jego wpływ na bakterie Streptococcus aureus (Gronkowiec złocisty G+), Pseudomonas aeruginosa (pałeczka ropy błękitnej G-) oraz Escherichia coli (pałeczka okrężnicy G-) [2]; symbole G+ i G- oznaczają, odpowiednio, bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne.

W czasie II wojny światowej stosowana była sól srebrowa sulfadiazyny, wspomagająca gojenie ran. W późniejszych latach pojawiły się pierwsze informacje na temat mechanizmu tych procesów, postulujące blokowanie enzymów oddechowych mikrobów przez jony srebra. Trzeba jednak podkreślić, że wraz z wynalezieniem antybiotyków w okresie II wojny światowej popularność srebra jako środka antybakteryjnego znacznie spadła. Utrzymało się za to jego wielorakie zastosowanie w innych dziedzinach.

Srebro charakteryzuje się bowiem właściwościami, które sprawiły, że jest konkurencyjne w stosunku do innych metali. Wykazuje największy współczynnik odbicia światła, dlatego też używane jest przy produkcji luster. Największe przewodnictwo elektryczne srebra wykorzystane zostało w sprzęcie elektrycznym (np. w ogniwach) i elektronicznym, np. w wytwarzaniu (srebrzeniu) ścieżek przewodzących na płytkach drukowanych. Dodatkowo srebro charakteryzuje się bardzo dużą kowalnością i ciągliwością (ustępuje miejsca tylko złotu), dlatego też jest powszechnie stosowane do wyrobu biżuterii, sztućców, a nawet instrumentów muzycznych (…)

Mechanizmy niszczenia bakterii za pomocą srebra

Od wielu lat nurtującą i do dziś niewyjaśnioną w jednoznaczny sposób kwestią są mechanizmy antybakteryjnego działania srebra, a ściślej mówiąc jego jonów Ag+. Istnieje teoria, że oddziałują one destrukcyjnie jedynie z komórkami drobnoustrojów, nie niszcząc przy tym ani roślin ani zwierząt. W niektórych źródłach możemy znaleźć wręcz informacje, że jony srebra potrafią różnicować patogenne bakterie i tylko z nimi reagować, pozostawiając w stanie nienaruszonym szczepy żyjące w symbiozie z ludzkim organizmem.

Tę teorię można jednak łatwo podważyć przytaczając chociażby przykład bakterii Escherichia coli i jej interakcji ze srebrem. Badania wykazują, że srebro niszczy ten gatunek bakterii. (…) jest to rodzaj drobnoustroju, który możemy zaliczyć jednocześnie do grupy patogennych i symbiotycznych, ponieważ naturalnie występuje w jelicie grubym i uczestniczy w trawieniu oraz wspomaga produkcję witamin z grupy B i K, ale w odpowiednich warunkach może wywoływać choroby (głównie układu pokarmowego i moczowego).

Trudno jest również znaleźć naukowo udowodnione wytłumaczenie selektywnego zachowania srebra względem różnych grup organizmów. Naukowcy dopatrują się źródła tej selektywności w specyficznej budowie ściany komórkowej mikrobu, a dokładniej mówiąc – w obecności peptydoglikanu (mureiny), obecnego w błonie komórkowej prawie każdej bakterii. Jest to bowiem jeden z elementów odróżniających mikroorganizmy od świata roślin i zwierząt (oraz ludzi).

Ściana komórkowa wraz z mureiną pełni wiele ważnych funkcji w życiu bakterii, a przede wszystkim chroni bakterię przed wysokim ciśnieniem osmotycznym oraz nadaje jej kształt. Funkcjonuje ona zarazem jako pewnego rodzaju mediator między bakterią a środowiskiem. Znajdujące się w niej elementy odpowiadają bowiem za wywoływanie infekcji oraz reakcję immunologiczną organizmu, w którym się znajdują. Ponadto mureina wraz z innymi substancjami (zawierającymi grupy fosforanowe) jest odpowiedzialna za ujemny ładunek ściany komórkowej bakterii, która dzięki temu ma predyspozycje do wiązania kationów metali, w tym – jonów Ag+.

Wobec założeń hipotezy mówiącej o niszczeniu przez srebro jedynie komórek prokariotycznych, niewyjaśnionym do końca zagadnieniem pozostaje zjawisko toksyczności srebra w stosunku do środowiska i człowieka (...) Wyniki wielu dotychczas przeprowadzanych badań w tym kierunku istotnie przekonują nas o niszczycielskiej skuteczności jonów srebra wobec bakterii. Istnieją nawet doniesienia, że wiele bakterii zostaje unicestwionych w czasie krótszym niż 6 min od bezpośredniego kontaktu z jonami srebra. Większość badań przeprowadzana jest jednak w warunkach in vitro, co nie pozwala na określenie stopnia bezpiecznego stosowania preparatów wewnątrz organizmu, gdyż nie mamy gwarancji, że jony te nie będą również reagować z naszymi komórkami.

Wykorzystanie srebra w celach leczniczych opiera się na zastosowaniu go w dwóch rożnych formach. Możemy mieć kontakt bezpośrednio z jonami srebra (w postaci soli) bądź z nanocząstkami srebra, będącymi – w wyniku powierzchniowego ich utlenienia – źródłem jonów Ag+. Obecnie uważa się, że to właśnie zastosowanie nanocząstek jest dla nas korzystniejsze. Ogranicza ono interakcję jonów Ag+ chociażby z kwasem solnym obecnym w naszym żołądku i tworzenie w wyniku tego trudno rozpuszczalnych osadów.

Wiemy już także, iż sposób działania nanocząstek srebra jest uzależniony od wielu czynników. Aktywność bakteriobójcza uwarunkowana jest stężeniem srebra, rozmiarem cząstek (ogólnie istnieje tendencja, że im mniejsza cząstka, tym silniejsze jej antybakteryjne działanie, ponieważ przy wielu cząstkach w danej objętości mają one sumarycznie bardziej rozwiniętą powierzchnię i przez to większą zdolność do wytworzenia dużej ilości jonów, w porównaniu z cząstkami o większych rozmiarach), środowiskiem, w jakim się znajdują (wpływa ono na stabilność nanocząstek oraz ich skłonność do agregacji), a nawet ich kształtem (cząstki o trójkątnym kształcie mają najsilniejsze antybakteryjne właściwości) (…)

Nie mamy jeszcze wystarczającej wiedzy na temat tego, w jaki sposób srebro reaguje z ludzkimi komórkami i czy dodatnio naładowana ściana komórkowa jest wystarczającą barierą, by wyeliminować niekorzystne działanie jonów Ag+ na człowieka. Dodatkowo biorąc pod uwagę różną aktywność biologiczną srebra w zależności od środowiska w jakim się znajduje, koniecznością wydają się badania mające na celu zapoznanie się ze specyfiką reakcji srebra wewnątrz ludzkiego ciała. Tylko po dokładnym tego zweryfikowaniu będzie można stwierdzić, czy możemy bezpiecznie stosować srebro jako lek (…)

 

Więcej przeczytacie w artykule Ilona Mojzych „Antybakteryjne działanie srebra” w najnowszym wydaniu (3/2016) „Chemii w Szkole”.

(…) – skróty pochodzą od redakcji

 

Cudowne leki

W przeszłości leki nie były produkowane w fabrykach, gdyż najzwyczajniej nie istniała taka gałąź przemysłu, jak produkcja farmaceutyków. Wczesne formy przemysłu chemicznego oparte na syntezie związków organicznych były związane z produkcją sztucznych barwników. Jednym z nich była moweina, zsyntetyzowana w 1856 roku przez Williama Perkina. Pomimo różnorodności roślin stosowanych na rozmaite przypadłości nie znano żadnych skutecznych środków na zakażenia bakteryjne, przez co nawet mała i niepozorna rana stanowiła zagrożenie dla zdrowia, a często nawet życia człowieka (...)

Medycyna naturalna i ziołolecznictwo

Przez tysiąclecia w leczeniu różnorodnych schorzeń ludzkość opierała się na ziołolecznictwie, z którego wywodzi się medycyna naturalna. Różnorodne zioła o leczniczych właściwościach stosowano do gojenia ran, leczenia chorób i jako środki przeciwbólowe. W zależności od położenia geograficznego i wynikającej z niego dostępu do określonych roślin poszczególne społeczności na różnych kontynentach wykształciły specyficzną dla siebie formę medycyny naturalnej. Lecznicze glikozydy z naparstnicy purpurowej wpływają pobudzająco na akcję serca i stosowane były już dawno w Europie Zachodniej, a również obecnie zalecane są w przypadku schorzeń serca.

W Ameryce Południowej z drzewa chinowego pozyskiwana była chinina, która przez Indian stosowana była do leczenia stanów gorączkowych, a później stała się powszechnie stosowanym lekiem przeciw malarii.

Innym znanym przykładem są torebki nasienne maku, znane zarówno w Europie jak i Azji ze swoich właściwości przeciwbólowych, zanim rozpoczęto wyodrębniać z nich morfinę, która współcześnie stanowi bazę wielu środków przeciwbólowych.

Do obniżania gorączki czy uśmierzania bólu oraz w łagodnych bólach reumatycznych stosowano już w starożytności wyciągi i odwary z kory wierzby (Salicis cortex) i roślin z nią spokrewnionych, np. topoli oraz z kwiatów tawuły (Spiraea ulmaria). Rośliny te dzięki obecności salicylanów wykazuje właściwości przeciwgorączkowe i przeciwzapalne. Nie zaleca się stosowania ich u osób z astmą oskrzelową, nadwrażliwością na salicylany, leki niesterydowe czy przeciwzapalne. Składnikiem czynnym jest salicyna, czyli glikozyd fenolowy – połączenie saligeniny (alkoholu salicylowego) z glukozą.

Salicyna wyizolowana została przez Buchnera i Lerouxa w 1828–1829, a w 1838 roku Piria opracował metodę jej hydrolizy i utleniania powstającej wtedy saligeniny (alkoholu salicylowego) do kwasu salicylowego. 

Skąd wzięła się aspiryna?

Historia aspiryny nie jest wcale tak długa, jakby się mogło zdawać. Najpierw znany był kwas salicylowy, a dopiero później zaczęto stosować jego acetylowaną pochodną, czyli aspirynę. Działania takie podjęto, gdyż ten pierwszy poza właściwościami terapeutycznymi, takie jak uśmierzanie bólu, działanie przeciwzapalne i obniżanie gorączki, powodował negatywne skutki przy dłuższym podawaniu, objawiające się podrażnieniem śluzówki żołądka. Należy przy tym pamiętać, że czysty kwas salicylowy, będący składnikiem aktywnym naturalnie występującej salicyny, jest znacznie bardziej aktywny niż ona sama.

Autorem pierwszej syntezy aspiryny był chemik Charles Frédéric Gerhardt w roku 1853, ale produkt nie był związkiem czystym chemicznie ani nie udało się wówczas ustalić jego struktury. Badania nad otrzymaniem nowych pochodnych kwasu salicylowego prowadził Felix Hofmann (chemik pracujący w firmie Bayer, wówczas Friedrich Bayer & Co) i jego zainteresowanie tym tematem wynikało również z potrzeby podania własnemu ojcu lepiej tolerowanego preparatu niż kwas salicylowy, gdyż cierpiał on z powodu zapalenia stawów.

W 1897 roku Felix Hoffmann otrzymał aspirynę tak czystą, że nadawała się do stosowania farmaceutycznego. Okazało się, że acetylowana forma kwasu salicylowego jest lekiem dobrze tolerowanym przez organizm i zarazem skutecznym. Aspiryna była pierwszym farmaceutykiem otrzymywanym syntetycznie przez człowieka i jest nadal jednym z najpopularniejszych preparatów. Uważa się, że synteza aspiryny stanowi początek przemysłu farmaceutycznego.

Firma Bayer, która początkowo zajmowała się produkcją barwników anilinowych, w aspirynie dostrzegła możliwości handlowe, jakie stwarza chemiczna synteza leków. Dobre właściwości przeciwbólowe i przeciwzapalne skłoniły kierownictwo firmy do wprowadzenia na rynek produktu, początkowo w postaci malutkich paczuszek z proszkiem – pod nazwą Aspirin(...)

Obecnie wiadomo też, że aspiryna poza właściwościami takimi, jak uśmierzanie bólu, obniżanie temperatury ciała czy zapobieganie stanom zapalnym, ma także zdolność rozrzedzania krwi, zalecana jest więc w niewielkich dawkach jako środek przeciwdziałający udarom oraz zakrzepicy krwi (np. dla osób odbywających częste wielogodzinne podróże lotnicze).

W czasach rozwijającego się jeszcze w bardzo wolnym tempie przemysłu farmaceutycznego nie tylko aspiryna rozpoczynała swoją trwającą do dziś karierę. Prawie równocześnie lekarz Paul Ehrlich rozpoczynał swoje prace nad zupełnie inną grupą związków. Pomimo iż badacz ten, jak na ówczesne czasy, nie był wykształcony ani w dziedzinie chemii eksperymentalnej, ani w bakteriologii stosowanej, poczynił on pewne obserwacje dotyczące barwników, które zapoczątkowały jego dalsze badania. Poszukiwał „magicznego pocisku”, który będzie uderzał wyłącznie w bakterie, a zdrowe tkanki pozostawi nienaruszone. Jego prace opierały się na obserwacji, że testowane przez niego barwniki o właściwościach toksycznych oddziałują z bakteriami w ten sposób, że wybarwiają jeden rodzaj mikroorganizmów, a inny pozostawiają nienaruszony. Jego pierwsze badania dotyczyły czerwonego barwnika Trypanu I, który podziałał wybarwiająco na świdrowce (pasożytnicze pierwotniaki) u myszy laboratoryjnych.

Jak się później okazało, tego samego eksperymentu nie udało się powtórzyć w przypadku świdrowców powodujących trypanosomatozę (śpiączkę afrykańską) u ludzi. Pomimo niepowodzeń w przypadku świdrowców, badacz postanowił sprawdzić działanie tego barwnika na krętki powodujące syfilis. Do tego czasu, przez około 400 lat, chorobę tę leczono rtęcią (w postaci oparów i jej związków), które to metody prędzej czy później dla pacjenta kończyły się śmiercią (nawet jeśli nastąpiło wyleczenie choroby, to komplikacje czy śmierć wywoływało zatrucie rtęcią).

Jego intensywna wieloletnia praca została nagrodzona – w 1908 roku Ehrlich otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny. W 1910 roku znalazł wreszcie skuteczny i dostatecznie bezpieczny związek aromatyczny zawierający arsen i będący zarazem dostatecznie skuteczny przeciw krętkom syfilisu. Ehrlich współpracował wówczas z fabryką barwników Hoechsta, która wprowadziła ten specyfik na rynek pod nazwą salwarsan. Swoje osiągnięcie Ehrlich określił mianem „chemioterapii”, a preparat okazał się dostatecznie skuteczny dla pacjentów, a zarazem dochodowy dla fabryki, co pozwoliło na zgromadzenie środków na rozpoczęcie badań nad innymi farmaceutykami.

Po bezskutecznym przebadaniu dziesiątków tysięcy związków pod kątem ich działania na mikroorganizmy podejrzewano, że osiągnięcie Ehrlicha było jednorazowe. Jednak inny badacz i lekarz, Gerhard Dogmagk postanowił przetestować czerwony barwnik – prontosil na swojej chorej córce, zarażonej paciorkowcem (...)

Związek ten okazał się skuteczny nie tylko w zakażeniach paciorkowcem, ale także w leczeniu szkarlatyny, rzeżączki i zapalenia płuc. Dalsze prace laboratoryjne, polegające na mniej lub bardziej skomplikowanych modyfikacjach sulfanilamidu, w prostej linii prowadziły do otrzymywania grupy leków, nazywanych przez nas współcześnie antybiotykami.

Ach, ten kwas foliowy!

Okazało się, że niektórym bakteriom do wzrostu i życia niezbędny jest związek o dość skomplikowanej budowie – kwas foliowy, przy czym wystarczają im samodzielnie produkowane jego ilości, a zatem nie muszą go pobierać z organizmu człowieka (...) Związki typu sulfanilamidu, np. sulfapirydyna i sulfatiazol skutecznie uniemożliwiają bakteriom jego syntezę, gdyż środkowy fragment kwasu foliowego ma podobną strukturę.

Antybiotyki

W najogólniejszym ujęciu antybiotyki są związkami organicznymi o skomplikowanej budowie, występującymi naturalnie głównie jako produkty metabolizmu w organizmach niższych, np. bakteriach (rzędu Eubacteriales, Actinomycetales), porostach, glonach i grzybach glebowych (np. Fungi imperfecti, Fungi basidiomycetes, Fungi ascomycetes) oraz roślinach wyższych czy nawet u zwierząt, których zadanie polega na niszczeniu innych bakterii i grzybów. Dzięki tym właściwościom antybiotyki mają duże znaczenie praktyczne przez zwalczanie chorób zakaźnych (ze względu na aspekt społeczny i epidemiologiczny) takich jak: gruźlica, choroby zakaźne przewodu pokarmowego, kiła, a także wiele chorób zakaźnych wieku dziecięcego.

Najczęstszym sposobem ich otrzymywania jest biosynteza, gdyż dla zwykłej syntezy chemicznej są to za zbyt złożone i często trudne do otrzymania struktury. Ponadto w warunkach laboratoryjnych chemii organicznej trudno jest zaprojektować związki faktycznie odznaczające się właściwościami antybiotycznymi.

Z roślinnych antybiotyków należy wymienić dobrze znaną chininę, która wykazuje właściwości antymalaryczne. Inne znane roślinne antybiotyki wykazują słabe działanie i dlatego nie znalazły zastosowań praktycznych. Obecnie stosuje się także półsyntetyczne modyfikacje naturalnie występujących antybiotyków, a także w pełni syntetyczne ich analogi. Aktywność biologiczna antybiotyków polega na działaniu antybakteryjnym, antygrzybiczym i jak dotąd słabo poznanym działaniu antynowotworowym (...)

Penicyliny

Z grzybów Fungi imperfecti pozyskuje się, chyba wszystkim dobrze znaną, penicylinę, która jest pierwszym dobrze poznanym, najsilniej działającym i najmniej toksycznym ze znanych antybiotyków. Wszystko to, jak się okazuje, było dziełem szczęśliwego przypadku w dziejach historii nauki, a zwłaszcza medycyny.

Bakteriolog Aleksander Fleming wyjeżdżając na wakacje pozostawił na szalce Petriego hodowlę bakterii gronkowca Staphylococus aureus. W tym czasie na źle zabezpieczonej pożywce, poza wspomnianymi bakteriami, zadomowiły się zarodniki pleśni Penicillum notatum i również zaczęły się dobrze rozwijać. Po kilkunastodniowej nieobecności naukowiec, dokładnie obserwując pozostawioną płytkę, dokonał historycznego odkrycia – zauważył, że rozwijająca się kolonia Penicillum notatum zniszczyła prawie zupełnie hodowane przez niego bakterie i zrozumiał, że te pierwsze muszą zatem wytwarzać jakiś związek niszczący gronkowca.

Pomimo wielu lat prób Flemingowi nie udało się wyizolować aktywnego czynnika z pleśni. Dokonali tego dopiero w 1939 roku badacze Florey i Chain, a otrzymany związek nazwali penicyliną (penicylina G, benzylopenicylina). Za to osiągnięcie w 1945 roku zdobyli oni nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.

Poza penicylinami podobny układ atomów w cząsteczkach mają cefalosporyny, z tą różnicą, że do laktamowego pierścienia przyłączony jest układ sześcioczłonowy. Cefalosporyny zazwyczaj odznaczają się silniejszą od penicylin aktywnością względem tych samych bakterii. Cefalosporyny i penicyliny swą aktywność biologiczną zawdzięczają nietypowemu czteroczłonowemu pierścieniowi laktamowemu. W trakcie metabolizmu u bakterii powoduje on proces dezaktywacji transkryptazy (enzymu odpowiedzialnego za syntezę i naprawę błony komórkowej bakterii). W ten sposób uszkodzone komórki bakteryjne obumierają. 

Tetracykliny

Do bardzo ważnych antybiotyków należy zaliczyć też streptomycynę, która obok penicylin okazała się wysoce skuteczna w leczeniu chorób zakaźnych, a zwłaszcza gruźlicy. Po raz pierwszy wydzielono ją z promieniowców Streptomyces griseus w 1944 roku, w których jest produktem metabolizmu. Poza tym antybiotykiem z promieniowców pozyskano również tetracykliny, erytromycynę i karbomycynę. Tetracyklina wykazuje szczególnie działanie wobec bakterii Gram-dodatnich – zwłaszcza Propionibacterium acnes oraz Gram-ujemnych. Erytromycyna, wytwarzana jako mieszanina związków A, B i C przez Streptomyces erythraeus, wykazuje podobne działanie do penicyliny i stosowana jest u osób na nią uczulonych (...)

Tejksobaktyna nowym antybiotykiem?

Potencjalny antybiotyk, jakim jest tejksobaktyna powoduje zakłócenie struktury błon komórkowych bakterii poprzez wiązanie się z lipidami. Taki sposób działania zaobserwowano dla gronkowca złocistego (jak dotąd jest on oporny na metacyklinę), a także dla prątków gruźlicy oraz wielu innych bakterii Gram-dodatnich. Skuteczność nowego specyfiku potwierdzono jak dotąd w badaniach na zwierzętach. Ponadto naukowcy nie wyhodowali żadnych nowych, zmutowanych bakterii, które byłyby oporne na tejksobaktynę, co pozwala przypuszczać, że antybiotyk długo będzie skuteczny.

Prowadzone są też badania mające na celu stwierdzenie, czy nowy antybiotyk będzie skuteczny w walce z bakteriami wywołującymi groźne zakażenia szpitalne. Tejksobaktyna wykazuje działanie przeciwbakteryjne przeciw Clostridium difficile, Bacillus anthracis, Mycobacterium tuberculosis oraz Staphylococcus aureus. Ponadto okazało się, że jest skuteczniejsza od obecnie stosowanego antybiotyku tzw. „ostatniej szansy” – wankomycyny – wobec różnych szczepów gronkowca złocistego, które wykazywały odporność na inne antybiotyki.

Niestety nowy antybiotyk nie jest jeszcze dostępny, gdyż trwają badania nad określeniem jego ewentualnych skutków ubocznych. Dotychczasowe badania prowadzone na kulturach komórek ludzkich wykazały, że nowy związek nie niszczy błon komórkowych. W kolejnym etapie konieczne są testy kliniczne (z udziałem ludzi), a ich wyniki muszą być pozytywne, tak aby nowy lek można powszechnie stosować.

Cały artykuł Joanny Kurek „Cudowne leki“ przeczytacie w najnowszym wydaniu „Chemii w Szkole“.

(...) - Skróty pochodzą od redakcji.

 


Od piasku do szkła

Krzemionka, główny składnik piasku, występuje w trzech odmianach polimorficznych, takich jak: kwarc, trydymit, krystobalit oraz w stanie ciekłym. Czysty kwarc występuje w przyrodzie pod postacią kryształu górskiego, a formy w pewnym stopniu uwodnione – SiO2•nH2O, zabarwione śladowymi ilościami jonów metali, to jaspis, agat i chalcedon. Zatem substancje, których zasadniczym składnikiem jest krzemionka, często różnią się kolorem czy stopniem rozdrobnienia. Warto dodać, że krzem w formie związanej, między innymi właśnie w postaci piasku, stanowi jeden z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków na naszej planecie (w skorupie ziemskiej) – zajmuje drugie miejsce, zaraz po tlenie. Piasek stopiony w odpowiednio wysokiej temperaturze i następnie ochłodzony przekształca się w masę o specyficznych właściwościach – szkło.

Czym jest szkło?
Szkło definiuje się jako nieorganiczny materiał, w którym podczas przechodzenia ze stanu ciekłego do stanu stałego nie zachodzi krystalizacja. Istnieje wiele szczegółowych określeń opisujących szkła i stan szklisty. Do najbardziej popularnych należy stwierdzenie, że budowa wewnętrzna szkła nie wykazuje uporządkowania dalekiego zasięgu, gdyż rozmieszczenie elementów w sieci przestrzennej szkła zbliżone jest do sposobu, w jaki ulokowane są cząsteczki w stanie gazowym czy w cieczy. Zjawisko to spowodowane jest bardzo dużą lepkością szkła, czyli brakiem możliwości przemieszczania się molekuł.
 
Historia szkła 
Ludzie znają szkło od niepamiętnych czasów. Ludy, które żyły w niedużych odległościach od wulkanów, miały dostęp do naturalnie występującego szkła o rozmaitych rodzajach i zabarwieniach, takich jak np. obsydian, wykorzystywany w Ameryce jako broń. W zależności od źródła literaturowego pierwsze otrzymywanie szkła datuje się na około 5 tys. lat p.n.e. i miało to miejsce w Mezopotamii oraz Egipcie nieco później także w Grecji, a najstarsze ślady jego użytkowania pochodzą sprzed 3,5 tys. lat. Szkło wówczas „udawało” drogie kamienie, najczęściej o niebieskiej barwie, np. szafiry czy lapis lazuri. Szkło stosowane było też do szkliwienia powierzchni, produkcji koralików lub inkrustowano je w złoto czy drewno. Natomiast pierwsze fabryki szkła z roku 1250 p.n.e. odkryto w północnym Egipcie. W I w. p.n.e. opracowano już metodę wytwarzania przedmiotów poprzez wydmuchiwanie, natomiast metodę odlewania wynaleziono w XIX w. W tym samym wieku w USA udoskonalono nowoczesne metody prasowania szkła fabrycznie i wdrożono je do masowej produkcji przemysłowej. Metody ciągłej produkcji tafli szklanych wynaleziono na początku XX w. W 1913 r. Fourcault opracował metodę produkcji szkła w postaci cienkiej pionowej wstęgi wyciąganej z wanny, natomiast w 1916 r. Gregorius wynalazł bezdyszowy sposób ciągnienia szkła płaskiego. Szkło ciągnione było powszechnie wykorzystywane do szklenia okien oraz drzwi aż do połowy XX w. i nadal należy do najtańszej metody wytwarzania szkła płaskiego. Podstawowa wada szkła ciągnionego to jego falistość, oznaczająca, że powierzchnia takiego szkła ma łagodne wgłębienia i wypukłości zniekształcające oglądany przez szybę obraz. Zadecydowało to o wycofaniu produkcji szkła okiennego taką metodą. Przełomowym momentem w produkcji szkła płaskiego okazało się wynalezienie metody float (1952, sir Alastair Pilkington), nazwanej też dlatego procesem Pilkingtona. Szkło takie pozbawione jest wad optycznych, nie powoduje zniekształceń i jest prawie idealnie płaskie. Proces jest ciągły i polega na rozpływaniu się stopionego szkła na powierzchni płynnej cyny.
 
Jak obecnie otrzymuje się szkło?
Podstawowy schemat otrzymywania szkła jest następujący. Najpierw należy przygotować surowce, które później poddane zostaną obróbce termicznej. Surowce zmieszane w odpowiednich proporcjach (w zależności od tego, jaki rodzaj szkła ma być wytworzony) to tzw. zestaw szklarski - obecnie najczęściej jest to mieszanina piasku, sody i wapnia, podgrzewana do temperatury około 1500 oC. Szkło podgrzewane jest w piecach szklarskich, wielkich wannach wyłożonych ogniotrwałą gliną za pomocą palników gazowych umieszczonych po obu ich stronach. W celu przyspieszenia procesu do wanny wrzuca się trochę stłuczki szklanej. Roztopione szkło stygnie wolno, a gdy wyglądem przypomina lepki cukierek, jest już gotowe do ręcznej obróbki czy walcowania w tafle (używane m.in. do szyb okiennych) oraz do formowania w maszynach odlewniczych. Otrzymane tafle szklane poddawane są obustronnemu szlifowaniu i polerowaniu przez maszynę. W przypadku gdy produkuje się słoiki, szklanki, miski, wazony oraz ozdoby, to roztopione szkło wpuszcza się do maszyn formierskich, w których pod wpływem sprężonego powietrza wydyma ich kształt zgodnie z określoną formą modelową. Gdy przedmioty mają bardziej złożoną budowę, to każdą z polówek wykonuje się osobno, następnie łącząc je, gdy są jeszcze gorące. Szklane wyroby wysokiej jakości nadal są wydmuchiwane i produkowane ręcznie (np. szkło kryształowe). Roztopione, gorące szkło w kształcie bańki zostaje umieszczone na końcu długiej metalowej rurki (piszczeli) i hutnik (dmuchacz szkła) obracając rurkę i dmuchając w nią formuje bezkształtną masę tak, aby przybrała wymagany kształt. Gorący gotowy produkt o właściwym już kształcie umieszcza się w odprężarce – rodzaju pieca do stygnięcia szklanych wyrobów, co zapobiega ich pękaniu. Tak wykonane przedmioty mogą być jeszcze poddane zdobieniu (szlifowaniu, malowaniu, grawerowaniu, złoceniu brzegów czy piaskowaniu). Na samym końcu produkcji wszystkie produkty zanurzane są w specjalnym kwasie, aby nadać im połysk.
 
Więcej przeczytacie w artykule Joanny Kurek „Od piasku do szkła” w najnowszym wydaniu (1/2016) „Chemii w Szkole”

Epigenetyka, czyli jak przedłużyć sobie życie?

 
Naukowcy przez wiele dziesięcioleci spierali się o to, co wywiera większy wpływ na człowieka: czy to, co dziedziczymy w genach dzięki rodzicom, nie mając na to żadnego wpływu, czy też warunki, w jakich się wychowujemy. Wydawać by się mogło, że to geny rodziców mają zasadniczy wpływ na to, jacy jesteśmy, jednak dziś, po poznaniu mechanizmów DNA, wiemy, że na wygląd zewnętrzny czy podatność na choroby może mieć duży wpływ dziedziczenie pozagenowe, a więc dziedziczenie cech nabytych, będące domeną epigenetyki.
Początki epigenetyki sięgają XIX wieku, kiedy to Jean Baptiste de Lamarck ogłosił swoją wersję teorii ewolucji, w której opisywał dziedziczenie cech nabytych, wynikających z wpływu środowiska na organizm, który to wpływ zostaje przekazany kolejnym pokoleniom. Teoria ta została jednak podważona przez Karola Darwina, a później także przez Georga Mendla, z jednoczesnym sformułowaniem nowych postulatów o tym, że dzięki mutacjom w DNA i przenoszeniu ich na kolejne pokolenia możliwa jest ewolucja. Koncepcja ta nie była podważana przez dziesiątki lat i dopiero w XX wieku pojawiły się ponowne wzmianki o czynnikach epigenetycznych, dzięki którym możliwe stało się połączenie dwóch powyższych teorii. Przykładowe czynniki epigenetyczne to dieta, ćwiczenia czy przebyte choroby (…) 

EPIGENETYKA A MECHANIZMY EKSPRESJI GENÓW
Aby dokładniej zrozumieć istotę epigenetyki, trzeba zapoznać się z różnymi możliwymi mechanizmami ekspresji genów, czyli procesów, w których informacja genetyczna zostaje odczytana i przekazana do białek lub kwasu nukleinowego RNA. 
Jeden z mechanizmów wyciszania ekspresji genów polega na przyłączaniu, z udziałem specjalnych enzymów zwanych metylotransferazami, grupy metylowej -CH3 w piątej pozycji pierścienia pirymidynowego cytozyny w DNA. Proces ten nazywa się metylacją DNA. Po przyłączeniu grupy -CH3 enzymy odpowiedzialne za odczytywanie kodu genetycznego nie mają dostępu do genu i w efekcie przestaje on działać. Taki gen znajduje się nadal w komórce i jest przekazywany innym komórkom podczas podziałów, ale sam pozostaje nieczynny (…)
W drugi mechanizm modyfikowania ekspresji genów zaangażowane są histony, czyli białka, na które nawija się nić kodu genetycznego. Pełnią one funkcję kontrolerów ekspresji genów (zarówno uaktywniania, jak i wyciszania genów). Histony zbudowane są z łańcucha aminokwasów przyjmujących kształt kuli, z wystającym aminokwasowym „ogonem”. Dzięki przyłączaniu do „ogona” różnych związków możliwe jest zachodzenie różnych reakcji, takich jak acetylowanie reszt lizyny (dodanie grupy acetylowej), metylacja reszt lizyny i argininy, fosforylacja reszt seryny i treoniny (przyłączenie reszty fosforanowej), z jednoczesnym mocniejszym lub słabszym nawijaniem nici DNA na omawiane histony. „Mocno" nawinięty na histony gen staje się wyciszony, tzn. nie można go odczytać (…) 
Ostatni, trzeci mechanizm to wyciszanie ekspresji genu. Wyciszanie to zachodzi w tym przypadku z udziałem jednoniciowego RNA (siRNA), które powstało z pociętego dwuniciowego RNA (dsRNA) obcego (na przykład wirusowego) pochodzenia. Jednoniciowy RNA łączy się z komplementarnym mRNA (informacyjnym RNA) z jądra komórkowego i z kompleksem białkowym RISC (o aktywności endorybonukleazy, dzielącym cząsteczki RNA pośrodku łańcucha). W skład białka wchodzi również białko Argonauta, które przecina mRNA na różne fragmenty, uniemożliwiając jego dalszą translację i tym samym ekspresję genu. Opisany sposób kontroli genów to interferencja RNA. Zjawisko to zostało odkryte przez amerykańskich naukowców Andrew Z. Fire’a i Craiga C. Mello, którzy zostali za to wyróżnieni w 2006 roku Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny  i fizjologii.
 
WPŁYW CZYNNIKÓW EPIGENETYCZNYCH
W ramach opisanych wyżej mechanizmów modyfikowania ekspresji genów można w następujący sposób przybliżyć przykładowy wpływ różnych uwarunkowań na długość życia ludzkiego: 
› Dieta. Składniki odżywcze rozpoczynają metaboliczne procesy i są transportowane po całym organizmie. Uważane są za czynniki epigenetyczne ze względu na to, że mogą modyfikować epigenom (zestaw chemicznych modyfikacji DNA i białek histonów) w celu skorygowania nieprawidłowo aktywowanych bądź uciszanych genów. Dzięki tej właściwości składniki odżywcze mogą być traktowane jako środki terapeutyczne lub zapobiegawcze. Podczas fazy przejściowej grupy metylowe są tworzone z kluczowych składników odżywczych, w tym z kwasu foliowego, witaminy B i S-adenozylometioniny. Dieta bogata w zmetylowane składniki odżywcze może znacząco zmienić ekspresję genów i oferować  ochronne korzyści zdrowotne. Produkty takie, jak brokuły, cukinia, brukselka, zielona fasola czy szpinak (zawierają dużą ilość kwasu foliowego wpływającego na nasz organizm) uczestniczą w zdrowym profilu metylacji DNA, a dodatkowo mogą odwracać zniszczenia (...)             
Dodatkowo ważnymi składnikami w naszej diecie, które zapobiegają modyfikacjom DNA, są przeciwutleniacze i związki fitochemiczne. Należy do nich wspomniany wyżej kwas foliowy, kwas retinowy (metabolit witaminy A), związki selenu, polifenole z zielonej herbaty, jabłek, kawy, jeżyn i innych. Antocyjany łatwo rozpoznać w produktach po czerwonym lub fioletowym pigmencie (bakłażan, śliwki, granaty, czerwona cebula, żurawina, jagoda, wiśnia). Flawonoidy działają jako silne przeciwutleniacze, które przyczyniają się do wychwytywania szkodliwych wolnych rodników (…)
 
Więcej przeczytacie w artykule  Małgorzaty Bukrejewskiej  Epigenetyka, czyli jak przedłużyć sobie życie? w najnowszym (1/2016) wydaniu „Chemii w Szkole”


Węglowodany w kosmetologii

Moda na młody i atrakcyjny wygląd osiąga w ostatnich latach swe apogeum, a dermatolodzy, biotechnolodzy i kosmetolodzy badają coraz to nowsze rozwiązania prowadzące do zachowania młodego i zdrowego wyglądu skóry.
 
Węglowodany stanowią obszerną i różnorodną grupę związków organicznych, mających charakter wielowodorotlenowych aldehydów i ketonów oraz ich pochodnych. Z punktu widzenia biologii stanowią podstawowy materiał energetyczny komórki, materiał zapasowy, są składnikami budulcowymi, nadającymi kształt i właściwości mechaniczne komórkom roślinnym i zwierzęcym. Węglowodany są również czynnikami rozpoznawania komórkowego, przykładem są antygeny grup krwi. Rośliny potrafią syntetyzować cukry proste w procesie fotosyntezy, wykorzystując dwutlenek węgla i wodę, natomiast pozostałe organizmy czerpią węglowodany z pożywienia. Znalazły zastosowanie w przemyśle spożywczym, cukiernictwie, przemyśle włókienniczym, opakowaniowym, do produkcji biodegradowalnych opakowań i folii, w farmacji, i medycynie. Przemysł kosmetyczny wykorzystuje sacharydy jako surowce, zarówno aktywne, przyczyniające się do poprawy stanu skóry, jak i funkcjonalne, warunkujące odpowiednią lepkość, stabilność, konsystencję produktów (...)
 
Węglowodany jako składniki funkcjonalne kosmetyków
Celuloza zbudowana jest z jednostek D-glukozy połączonych za pomocą wiązania 1,4’-β-glikozydowego i stanowi materiał budulcowy u roślin. W przemyśle kosmetycznym stosuje się celulozę mikrokrystaliczną (wg. Międzynarodowego Nazewnictwa Składników Kosmetycznych INCI: Microcrystalline Cellulose) oraz jej pochodne: metylową, etylową, karboksymetylową [2]. Celuloza mikrokrystaliczna wykorzystywana jest jako zagęstnik w emulsjach, kosmetykach myjących, pastach do zębów, a zdyspergowana w wodzie tworzy przestrzenną trójwymiarową strukturę, która nadaje kosmetykom wrażenie gładkości, zapewnia efekt matujący, nie pozostawiając przy tym odczucia lepkości. Octan celulozy, tradycyjnie wykorzystywany do produkcji sztucznego jedwabiu, sprawdza się jako materiał peelingujący w peelingach do twarzy i ciała, polecany jest także jako „zielona” alternatywa dla polietylenu.
Skrobia zbudowana jest z frakcji nierozpuszczalnej w zimnej wodzie (ale rozpuszczalnej w wodzie gorącej) – amylozy i frakcji rozpuszczalnej w zimnej wodzie po zdyspergowaniu – amylopektyny. W skład amylozy wchodzi 250-300 cząsteczek glukopiranozy, amylopektyna natomiast składa się z 9000 do 10000 cząsteczek glukopiranozy. Skrobię izoluje się z ziemniaków, ryżu czy kukurydzy poprzez mechaniczne wypłukanie z miazgi, dekantacje i osuszenie. Ze względu na właściwości kryjące, adhezyjne, zdolność pochłaniania wilgoci znalazła zastosowanie w produkcji pudrów i zasypek dla dzieci, cieni do powiek, róży, podkładów oraz popularnych ostatnio suchych szamponów, gdzie jej zadanie polega na wchłanianiu nadmiaru sebum ze skóry głowy.
Surfaktanty lub inaczej – związki powierzchniowo czynne, zbudowane są z dwóch elementów strukturalnych: części hydrofobowej oraz hydrofilowej. Część hydrofobowa, niepolarna wykazuje powinowactwo do olejów i jest to najczęściej alifatyczny łańcuch węglowodorowy zawierający od 8 do 18 atomów węgla. Część hydrofilowa jest rozpuszczalna w wodzie i najczęściej jest nią reszta kwasowa –COOH, grupa siarczanowa –O-SO3H, lub fosforanowa –O-PO-(OH2). 
Surfaktanty można podzielić dwojako – ze względu na funkcję, jaką pełnią w kosmetykach i produktach chemii gospodarczej (jako emulgatory, solubilizatory, detergenty, środki zwilżające, środki pianotwórcze) oraz ze względu na zdolność polarnej części związku do dysocjacji w roztworach wodnych. Uwzględniając drugie kryterium wyróżnia się związki jonowe i niejonowe, przy czym związki jonowe dzielą się dalej na kationowe (gdy aktywność powierzchniową wykazuje kation), anionowe (gdy częścią aktywną jest anion) i amfoteryczne. 
W związku z rosnącym zapotrzebowaniem na produkty przyjazne środowisku i biodegradowalne, przemysł kosmetyczny poszukuje coraz to nowszych surowców, które spełniałyby zasady zielonej chemii. Do takich związków należą surfaktanty cukrowe, spośród których najczęściej stosowane są alkilopoliglukozydy. W przypadku surfaktantów cukrowych polarną częścią cząsteczki jest fragment cukrowy, będący cukrem prostym, dwucukrem lub wielocukrem, natomiast część niepolarną stanowi łańcuch alkilowy. Oba fragmenty połączone są wiązaniami aminowymi, estrowymi, eterowymi lub amidowymi. Alkilopoliglukozydy, do których zaliczają się m.in. Lauryl Glucoside, Coco Glucoside i Decyl Glucoside są biodegradowalne i nisko toksyczne, łagodne dla skóry i włosów, dobrze się pienią i mogą być łączone w recepturze kosmetyku z innymi detergentami.

Węglowodany jako składniki aktywne
Glukoza, zwana także cukrem gronowym, otrzymywana jest w wyniku hydrolizy skrobi. Wchodzi w skład naturalnego czynnika nawilżającego skóry (Natural Moisturising Factor, NMF), mającego kluczowe znaczenie dla prawidłowego jej nawilżenia. Związek ten znalazł zastosowanie w kosmetykach do włosów, ponieważ zapobiega ich przesuszaniu i rozdwajaniu końcówek.
Glikozaminoglikany to heteropolisacharydy zbudowane z powtarzających się jednostek dwucukrowych, składających się z reszt N-acetylowanej heksozoaminy oraz reszt kwasu heksuronowego. Wyróżnia się siedem typów glikozaminoglikanów: siarczan chondroityny-4 i siarczan chondroityny-6, siarczan dermatanu, siarczan keratanu, siarczan heparanu, heparynę i najbardziej popularny w kosmetologii – kwas hialuronowy.
Kwas hialuronowy zbudowany z cząsteczek kwasu glukuronowego i acetylowanej amino glukozy, połączonych naprzemiennie wiązaniami: β-1,4 i β-1,3-glikozydowym. W organizmie człowieka 56% całkowitej zawartości kwasu hialuronowego przypada na skórę, a poza tym jest on składnikiem płynu łzowego, płynu maziowego stawów oraz chrząstki szklistej. Od dobrych kilku lat, w postaci soli sodowej (hialuronianu sodu) stanowi on nieodzowny składnik kremów, w których odpowiada za prawidłowe nawilżenie naskórka. Dawniej kwas hialuronowy otrzymywany był z grzebieni kogucich, obecnie wytwarza się go głównie biotechnologicznie.
 
Dihydroksyaceton to trójwęglowy cukier redukujący, zaliczany do grupy ketotrioz, mający postać białego proszku i wykazujący słodki smak. Dla potrzeb przemysłu kosmetycznego i farmaceutycznego otrzymywany jest biotechnologicznie na drodze utleniania glicerolu z zastosowaniem odpowiednich szczepów bakterii, w wyniku kondensacji glicerolu z węglanem wapnia, bądź też katalitycznego utleniania glicerolu. Wykorzystywany jest w kremach i balsamach brązujących skórę i stanowi sposób na opaleniznę bez konieczności wychodzenia na słońce. 
Sekret działania DHA na skórę jest oparty na reakcji Maillarda. Reakcja pomiędzy wolną grupą aminową aminokwasu a grupą karbonylową cukru redukującego prowadzi do zasady Schiffa, z której w następnym etapie otrzymuje się produkty Heynsa, a te ulegają dalszym przekształceniom, w wyniku których powstają melanoidyny, odpowiedzialne za brązowy odcień skóry. 
Warto w tym miejscu wspomnieć, że zasady Schiffa, czyli produkty kondensacji związków karbonylowych i amin pierwszorzędowych wykazują różnorodną aktywność biologiczną: działanie antybakteryjne, przeciwgrzybicze, antywirusowe, przeciwmalaryczne, a niektóre pochodne badano także pod kątem właściwości antynowotworowych. Mankamentem stosowania DHA jest charakterystyczny zapach, jaki pozostaje na skórze, a także – jak podają niektóre źródła, przekształcanie, pod wpływem słońca, DHA obecnego w skórze w bardzo reaktywne wolne rodniki. Dla rozwiązania tych problemów do produktów kosmetycznych dodaje się antyoksydanty, a sam DHA zamyka się w liposomach.
Polisacharyd występujący w źdźbłach zbóż, owsa, pszenicy, jęczmienia, w grzybach i drożdżach to β–glukan, zbudowany z reszt D-glukopiranozowych, połączonych za pomocą dwóch wiązań β-(1,3-) i β-(1,4-) lub β -(1,3-) i β -(1,6-) i stanowiący rozpuszczalną frakcję błonnika pokarmowego. Związek ten jest ceniony przez dietetyków i lekarzy ze względu na zdolność obniżania poziomu cholesterolu, wspomaganie leczenia wrzodów i stanów zapalnych błony śluzowej żołądka, a także otyłości. Jest także składnikiem preparatów farmaceutycznych pobudzających system odpornościowy. W kosmetyce stosuje się go ze względu na efekt łagodzenia podrażnień skóry, zaczerwienień, działanie nawilżające i wygładzające. Ponadto β–glukan nabłyszcza, wzmacnia i zmniejsza łamliwość włosów.
 
Inulina zaliczana jest do fruktanów i tworzy nierozgałęziony łańcuch cząsteczek β-D-fruktozy połączonych wiązaniem β-2,1-glikozydowym. Jedna terminalna cząsteczka glukozy przyłączona jest wiązaniem β-1,2-glikozydowym [14]. W skład łańcucha wchodzi od 2 do 50 cząsteczek. Pozyskuje się ją z materiału roślinnego poprzez ekstrakcję wodną, wspomaganą mikrofalami lub ultradźwiękami. U roślin jest materiałem zapasowym, a także chroni roślinę przed przesuszeniem i przechłodzeniem. Wykazuje działanie hipoglikemiczne, prebiotyczne, obniża poziom cholesterolu. Znalazła zastosowanie w przemyśle spożywczym jako środek żelujący i stabilizujący, stosuje się ją też jako substytut cukrów i tłuszczy, np. przy produkcji lodów i deserów. Przemysł kosmetyczny wykorzystuje inulinę do stabilizacji emulsji oraz jako składnik pudrów i zasypek. Inulina, podobnie jak inne fruktany, może być stosowana w szamponach do włosów jako przyjazny środowisku, biogedradowalny środek powierzchniowo czynny. Wykorzystuje się ją w kremach do cery wrażliwej, kremach odżywczych i nawilżających, kosmetykach przeciwtrądzikowych i łagodzących podrażnienia.
Często spotykana w składzie kremów nawilżających do twarzy trehaloza jest dwucukrem złożonym z dwóch cząsteczek połączonych wiązaniem α-1,1-glikozydowym. Trehaloza zapewnia integralność błon biologicznych, hamuje degradacje nienasyconych kwasów tłuszczowych, akumulacja trehalozy to mechanizm obronny bakterii, grzybów i bezkręgowców przed szkodliwym wpływem środowiska zewnętrznego.

Niekorzystna glikacja
Moda na młody i atrakcyjny wygląd osiąga w ostatnich latach swe apogeum, a dermatolodzy, biotechnolodzy i kosmetolodzy badają coraz to nowsze rozwiązania prowadzące do zachowania młodego i zdrowego wyglądu skóry. Mówi się ostatnio dużo na temat glikacji, prowadzącej do nasilenia oznak starzenia. Glikacja jest procesem polegającym na nieenzymatycznym przyłączaniu się glukozy do pierwszorzędowej wolnej grupy aminowej terminalnego aminokwasu w białku. 
Reakcja między glukozą a ważnym białkiem skóry – kolagenem prowadzi do powstawania wiązań krzyżowych między włóknami kolagenu, przyczyniających się do zesztywnienia białka. Kolagen staje się mniej rozciągliwy, a przez to skóra traci swą jędrność i elastyczność. 
Początkowy etap glikacji to odwracalna reakcja pomiędzy grupą karbonylową cukru a pierwszorzędową grupą aminową białka, w wyniku reakcji powstaje zasada Schiffa (aldimina) i następuje eliminacja cząsteczki wody. Reakcję tę można odwrócić poprzez obniżenie stężenia glukozy. W ciągu następnych kilku tygodni, w następstwie wewnątrzcząsteczkowego przegrupowania, z zasady Schiffa powstaje produkt reakcji Amadoriego – ketoamina. Sacharoza, którą spożywamy codziennie, w organizmie przekształcana jest do glukozy i fruktozy, które obie mogą uczestniczyć w reakcjach glikacji, przy czym fruktoza wchodzi w reakcje szybciej niż glukoza. 
Warto zatem pamiętać, że dieta bogata w cukry prowadzi nie tylko do otyłości i cukrzycy, ale też wpływa niekorzystnie na zdrowie i urodę skóry.
Podsumowując, węglowodany znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle kosmetycznym jako surowce funkcjonalne, warunkujące lepkość, stabilność i właściwości aplikacyjne kosmetyków.
Wiecej przeczytacie w artykule Anety Kołaczek "Węglowodany w kosmetologii" w najnowszym wydaniu (6/2015) "Chemii w Szkole"


 

Nie - zwykła woda


Woda jest naszym wspólnym skarbem, powinniśmy więc dołożyć wszelkich starań, aby była możliwie czysta, a jej straty możliwie najmniejsze. Woda jest powszechna w naszym życiu w różnych postaciach: w napojach (np. w porannej kawie czy herbacie), jako prysznic bądź kąpiel, poprzez opady deszczu lub śniegu, kałuże, morza, jeziora czy rzeki, a także zawierają ją nasze organizmy oraz wszystkie pozostałe zwierzęce i roślinne, a także bakterie.

Potrzebujemy wody, woda nas otacza i w znacznym stopniu jesteśmy z niej „zbudowani”. Woda jest fascynującym związkiem chemicznym - jednym z żywiołów (obok ognia, ziemi, powietrza), któremu w poprzednich wiekach przypisywano nadzwyczajne moce i traktowano jak kolebkę życia. Wszystkie organizmy zamieszkujące Ziemię do wzrostu w początkowej fazie życia potrzebują wody, czy to glony, ryby, gady, ptaki i człowiek. Wszelkie procesy biochemiczne zachodzące w organizmach roślinnych czy zwierzęcych związane są także z obecnością wody. Woda jest środowiskiem życia wielu organizmów, rozpuszczalnikiem, reagentem w wielu reakcjach biochemicznych.
Woda w przyrodzie przechodzi cyklicznie, choć nie zawsze, przez trzy stany skupienia: stały, ciekły i gazowy. W określonych warunkach może też z pary wodnej zamienić się bezpośrednio w lód z pominięciem stanu ciekłego oraz także z lodu w parę wodną (zachodzi wtedy zjawisko sublimacji i resublimacji). Jej zadziwiające właściwości można zauważyć wokół nas. Jest wszechobecna i traktowana jako żywioł o najistotniejszym znaczeniu. Grecki filozof i matematyk Tales z Miletu w VI w. p.n.e. przedstawić ówczesne rozumienie świata jako oparte na istnieniu najważniejszego żywiołu - wody - cieczy wiecznej i powszechnej opływającej wszystko i wobec tego wszystko z niej powstało (…)

Czym jest dla nas woda? 
Oczywiście woda jest podstawą życia. W ciele dorosłego człowieka znajduje się około 60% wody, natomiast u dzieci stanowi nawet około 75 %. Straty wody w organizmie moją być dla nas niebezpieczne, gdyż brak około 3% wywołuje zmęczenie, to utrata 10% zagraża już życiu. Przyjmuje się, że dziennie należy dostarczyć co najmniej 1 litr wody i jest to minimalna ilość, aby zapobiec zmianom patologicznym w organizmie. Oczywiście w czasie upałów należy spożyć nawet do 3 litrów. 
Woda w naszych organizmach transportuje składniki odżywcze z pokarmu do poszczególnych komórek organizmu oraz ułatwia wydalanie z nich szkodliwych produktów przemiany materii. Woda oczywiście wspomaga także transport takich substancji, jak hormony czy enzymy, reguluje ciepłotę naszego ciała oraz przenosi inne związki i proste jony, tak bardzo potrzebne do prawidłowego funkcjonowania organizmu:  makroskładniki (HCO3-, SO42-, Cl-, Na+, K+, Ca2+, Mg2+), nieorganiczne związki azotu, żelazo, krzemiany, mikroskładniki (pierwiastki śladowe). Informacje o innych również bardzo istotnych aspektach dotyczących wody zostały przedstawione poniżej.
 
Budowa wody
Oksydan to, sugerowana przez IUPAC,  jeszcze jedna z nazw, określających związek o wzorze H2O. Wodę można też traktować jako wodorek niemetalu – wodorek tlenu, cząsteczka którego jest spolaryzowana dodatnio (atomy wodoru) i ujemnie (atom tlenu), a tak zbudowane cząsteczki to dipole. Ma to związek z nieliniową budową cząsteczki. Rezultatem tego jest duży moment dipolowy i zarazem duża względna przenikalność elektryczna (…)
Nie każda „woda” to H2O, czyli o różnych rodzajach wody
Woda występuje w formie czystej lub związanej, np. w minerałach i skałach lub jako składnik mieszanin. Ponadto pojęcie wody nie zawsze w praktyce odnosi się do czystej formy H2O. Pojęcie „woda” przypisać można wodzie ciężkiej, destylowanej, pitnej, źródlanej, mineralnej i morskiej, zawierających także inne składniki, w tym kationy i aniony stanowiące o stopniu jej zmineralizowania. Przykłady wymienionych powyżej „wód” zestawiono poniżej:
Woda ciężka (tlenek deuteru)
Pod tym pojęciem mieści się izotopowa odmiana wody o wzorze sumarycznym D2O lub DHO, w cząsteczkach których atom lub atomy wodoru (protu) zostały zamienione jego deuterową formą. Istnieje też  inna odmiana izotopowa wody - T2O, w której zamiast atomów wodoru H znajdują się atomy trytu, kolejnego izotopu wodoru. Obecność izotopowych atomów w cząsteczkach powoduje zmianę we właściwościach fizycznych, np. D2O to bezbarwna i bezwonna ciecz o temperaturze wrzenia to 101,4 oC, temp. topnienia 3,82oC i gęstości 1,104g/cm3. W przypadku T2O zmiana właściwości w stosunku do H2O jest jeszcze większa: jej temperatura topnienia to 4,49 oC , a temperatura wrzenia 101,5 oC (…)
 
Woda destylowana i woda pitna
Czystą H2O można uzyskać na drodze destylacji, kiedy to woda pozbawiona zostaje wszelkich zanieczyszczeń mineralnych oraz zawiesin mechanicznych. Składniki lotne zawarte w wodzie, takie jak CO2 czy amoniak przechodzą w trakcie destylacji z parą wodną do destylatu, po czym można je oddzielić np. przez odgazowanie. Dla specjalnych celów przeprowadza się destylację podwójną otrzymując wodę redestylowaną. Wodę destylowaną i redestylowaną, niekiedy dodatkowo oczyszczaną za pomocą wymieniaczy jonowych, stosuje się w laboratoriach i procesach technologicznych wymagających wysokiej czystości tego rozpuszczalnika. 
W minionych latach często można było usłyszeć informację o tym, jakoby woda demineralizowana była korzystniejsza jako woda pitna dla człowieka i szeroko reklamowano przeznaczone do montażu w domach filtry, mające odmineralizować wodę kranową (wodociągową) przed jej spożyciem. W filtrach tych, do oczyszczenia wody z wszelkich zawartych w niej zanieczyszczeń, stosowany był proces osmozy odwróconej. Filtry te miały więc za zadanie usuwać z wody toksyczne zanieczyszczenia, takie jak metale ciężkie, pestycydy, azotany, żelazo i inne związki, ale zarazem pozbawiały wodę również istotnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka soli mineralnych, które trudno zatem uważać za zanieczyszczenia. 
Zawartość jonów wapnia i magnezu jest podstawową cechą wody pitnej, jest źródłem jej twardości (patrz niżej) i ma  przez to istotne znaczenia dla człowieka, bo w ten sposób można uzupełniać niedobory tych pierwiastków. Co więcej, w tej formie są one znacznie lepiej przyswajalne niż z pokarmów. Przykładowo: jony magnezu z wody pitnej wchłaniają się 30 razy lepiej niż te zawarte w innym pożywieniu. 
Na podstawie przeprowadzonych badań określono optymalną zawartość substancji rozpuszczonych (TDS – Total Dissolved Solids) w wodzie, przy czym woda pitna powinna wykazywać minimalną wartość TDS na poziomie 100 mg/l, natomiast minimalna zawartości jonów wapnia powinna wynosić 30 mg/l, gdyż taka ich  zawartość zmniejsza ryzyko zmian w gospodarce wapniowej i potasowej człowieka oraz ryzyko zmian w tkance kostnej. 
 
Wody mineralne (zdrojowe wody źródlane)
Wodą wykorzystywaną prze człowieka głównie do picia jest woda mineralna (pochodzenia źródlanego lub gruntowego), pobierana do celów leczniczych przez ujęcie ze źródeł. Wody mineralne charakteryzują się dużymi ilościami określonych składników mineralnych, takich jak rozpuszczone gazy i sole, przez co posiadają specyficzne właściwości dla zdrowia człowieka. Rozróżnić można następujące rodzaje wód: szczawy – zawierające CO2 i wodorowęglany litowców; wody mineralne gorzkie – zawierające siarczan(VI) magnezu; wody mineralne siarczane z zawartością siarkowodoru H2S; wody mineralne żelaziste, zawierające w swoim składzie wodorowęglan żelaza(II) Fe(HCO3)2; solanki, których głównym składnikiem jest chlorek sodu NaCl; cieplice (termy) – gorące wody o różnym składzie. Niektóre   wody mineralne są bogate w związki bromu lub jodu. Można też otrzymywać wody mineralne sztucznie poprzez rozpuszczenie w nich odpowiedniego zestawu soli, przykładem jest woda emska.
Wody mineralne, ze względu na skład i charakter chemiczny, dodatkowo dzieli się na: słabo zmineralizowane, w których dominują kwaśne węglany wapnia i magnezu; średnio zmineralizowane (słonawe), zawierające kwaśne węglany, siarczan wapnia i magnezu oraz chlorek sodu; silnie zmineralizowane (słone), solanki - z  dominującą zawartością chlorków sodu i wapnia. Wody mineralne o zawartości anionów wodorowęglanowych HCO3- powyżej 600 mg/l określa się jako alkaliczne.
Lecznicze wody mineralne zawierają składniki o specyficznej aktywności biologicznej i powinny być spożywane w dawkach zaleconych przez lekarza. Do mikroskładników nadających wodom podziemnym leczniczy charakter zalicza się fluor i jod. Do wód leczniczych wspomagających poprawę zdrowia ludzi zaliczane są niżej wymienione, wywołujące korzystny efekt terapeutyczny: woda krzemowa – zawierająca co najmniej 100 mg/dm³ kwasu metakrzemowego w postaci jonów SiO32-, woda kwasowęglowa – zawierająca od 250 mg/dm³ do 999 mg/dm³ wolnego CO2; woda jodkowa – (zawierająca co najmniej 1,0 mg/dm³ jonu jodkowego I-); woda glauberska – siarczanowo-sodowa, w której udział jonów siarczanowego SO42- i sodowego Na+ wynosi co najmniej po 10% mg/L; woda fluorkowa – (co najmniej 1,0 mg/dm³ jonu fluorkowego F-); woda chlorkowa – woda o składzie chemicznym z dominacją jonu chlorkowego Cl-. Wody chlorkowe mają charakter wspomnianych wyżej wód słonych i solanek. Z kolei woda siarczkowa zawiera co najmniej 1 mg/dm³ siarki występującej w postaci siarkowodoru (H2S) i jonu wodorosiarczkowego (HS-), a woda żelazista zawiera co najmniej 10 mg/dm³ jonu żelazawego (Fe2+).
Najbardziej uniwersalne są naturalne wody źródlane, nisko zmineralizowane. Mogą je pić bez ograniczeń ludzie w każdym wieku, zdrowi i chorzy, kobiety w ciąży, a zwłaszcza matki karmiące, które potrzebują wyjątkowo dużo płynów. Wody źródlane można stosować do gotowania kaszek, przecierów, zup dla dzieci, przyrządzania naparów ziołowych, a także zimnych i gorących napojów.

Woda morska
Woda morska (morza i oceany) stanowi około 96% całej dostępnej „ziemskiej” wody w formie ciekłej, a resztę stanowią wody słodkie (rzeki, jeziora, źródła, stawy). W takiej wodzie rozpuszczone jest mnóstwo związków chemicznych, a co się z tym wiąże niemal wszystkie dostępne w skorupie ziemskiej pierwiastki. Do podstawowych (o wysokim stężeniu) składników mineralnych wody morskiej należą następujące kationy:  sodowy (Na+), potasowy (K+), magnezowy (Mg2+) i glinowy (Al3+) oraz aniony: chlorkowy (Cl−), siarczanowe (HSO4− i SO42−) oraz węglanowe (HCO3− i CO32−). Taki skład nadaje tej wodzie charakterystyczny intensywny gorzki lub gorzko-słony smak, co sprawia, że nie nadaje się ona do picia (…) 
 
Więcej przeczytacie w artykule dr Joanny Kurek „Nie – zwykła woda” w najnowszym wydaniu (5/2015) „Chemii w Szkole”

 


Królewska mieszanina

Złoto, znane od najdawniejszych czasów, uchodziło za metal królewski, a jego ilość wyznaczała bogactwo. Wyroby ze złota nie utleniały się na powietrzu, nie reagowały z wodą, nie rozpuszczały się w żadnym kwasie. Do czasu odkrycia… wody królewskiej.
 
Z metalu tego wykonywano insygnia królewskie, które przechodziły z ojca na syna i symbolizowały jedność rodu i kraju. Ozdoby wykonane ze złota do dziś można podziwiać w muzeach. Wykorzystanie tego metalu wynikało z jego bierności chemicznej. Złote przedmioty zachowywały swój pierwotny wygląd, nie utleniały się na powietrzu, nie reagowały z wodą, ponadto złoto nie ulega roztworzeniu w stężonych kwasach utleniających. Ulega roztworzaniu w mieszaninie kwasu solnego i azotowego(V), stąd nazwa mieszaniny: woda królewska (…)
Woda królewska
Woda królewska stanowi mieszaninę trzech części objętościowych stężonego kwasu chlorowodorowego (solnego) z jedną objętością stężonego kwasu azotowego(V). 
W literaturze spotykane są inne proporcje pomiędzy kwasami, do których również stosowany był termin ”woda królewska. Charakterystyczną właściwością mieszaniny kwasów jest zdolność roztwarzania złota, czyli metalu królewskiego. Z tego powodu woda królewska budziła zainteresowanie wśród alchemików szukających kamienia filozoficznego. 
Kamień filozoficzny był mitycznym tworem (dzisiaj wiemy, że wyobraźni), który pozwalał na przemianę metali nieszlachetnych w metale szlachetne, szczególnie złoto. Sposób pojmowania ówczesnych alchemików był bardzo prosty: skoro woda królewska jest w stanie roztworzyć złoto, to powinna pozwolić na jego otrzymanie. Faktycznie jest to możliwe, woda królewska pozwala na otrzymanie złota, ale po jego uprzednim roztworzeniu. Alchemicy nie znali elementarnych praw przyrody, a mianowicie: prawa niezniszczalności pierwiastków w reakcjach chemicznych oraz prawa zachowania masy (…)
Woda królewska po przygotowaniu jest bezbarwną, klarowną cieczą, z czasem przybierającą pomarańczowe zabarwienie na skutek powstającego chlorku nitrozylu (NOCl). Bardzo silne właściwości utleniające wynikają z obecności chlorku nitrozylu oraz chloru(…)
Woda królewska wykorzystywana jest w laboratorium podczas analizy jakościowej do wykrywania jonów rtęci(II), po uprzednim ich wytrąceniu w postaci siarczku(…)
Woda królewska nie roztwarza szkła nawet na ciepło, dlatego jest sporządzana w naczyniach szklanych. Nie jest jednak zalecane długie jej przechowywanie, z tego powodu jest przygotowywana tylko w ilościach niezbędnych ex tempore. Polimery takie jak: politetrafluoroetylen (teflon), polieteroeteroketon oraz poliamid są odporne na działanie wody królewskiej, natomiast polipropylen ulega degradacji.
Na początku XX wieku prowadzono badania nad zastosowaniem wody królewskiej w syntezie organicznej. Stwierdzono, że oprócz silnych właściwości utleniających, wykazuje ona również działanie chlorujące. Poprzez działanie wody królewskiej na 
p–fenylodiaminę oraz p–hydrochinon uzyskano z dużą wydajnością 2,3,5,6–tetrachloro–1,4–benzochinon, zwany chloranilem. Chloranil jest ciałem stałym koloru żółtego; stosowany był do produkcji barwników dioksazynowych oraz zaprawiania nasion, czyli jako pestycyd. 
Woda Leforta 
Woda Leforta stanowi mieszaninę 1 części objętościowej kwasu solnego i 3 części objętościowych kwasu azotowego(V). Z tego powodu bywa nazywana odwróconą wodą królewską, ze względu na odwrócone proporcje pomiędzy kwasami. Woda Leforta służy do roztwarzania minerałów [15]. Według Polskiej Normy analizę nawozów sztucznych na zawartość fosforanów całkowitych przeprowadza się po uprzednim roztworzeniu mieszaniną kwasu solnego i azotowego(V). W Normie nie pada określenie ”woda Leforta”, jednakże proporcje stosowanych kwasów odpowiadają odwróconej wodzie królewskiej. 
Ciekawszym zastosowaniem wody Leforta jest identyfikowanie topielców na podstawie obecności okrzemek w zwłokach. Okrzemki są jednokomórkowymi glonami, których ściana komórkowa składa się z krzemionki, żyjącymi w wodach słodkich oraz słonych, występują również na śniegu.  
Na początku XX wieku naukowcy uznali obecność okrzemek w tkankach zwłok za jedną z oznak świadczących o śmierci w wodzie. Podczas tonięcia dochodzi do głębokich oddechów, celem pobrania powietrza. Najczęściej na tym etapie zamiast powietrza do płuc dostaje się woda zawierająca okrzemki. Z płuc migrują one do dużego obiegu krwionośnego (płuca, nerki, mózg) oraz do szpiku kostnego.
Diagnostyka zwłok znalezionych w wodzie ma na celu pobranie całego organu i badanie na zawartość okrzemek – jest to test okrzemkowy. W pierwotnych metodach stosowano stężony kwas siarkowy(VI) lub kwas azotowy(V) z dodatkiem perhydrolu. Próby ekstrakcji z zastosowaniem wody królewskiej wykazały, że woda królewska powoduje zniszczenie struktur okrzemek. Przeprowadzone badania z zastosowaniem wody Leforta i perhydrolu na tkance nerek królika pobranych wraz z torebką nerkową wykazały, że struktura okrzemek nie ulega zniszczeniu [17]. 
Na podkreślenie zasługuje fakt, że brak obecności okrzemek w zwłokach znalezionych w wodzie nie oznacza zabójstwa i podrzucenia ciała do rzeki. Znane są przypadki tzw. suchych utonięć, w których dochodzi do gwałtownego skurczu krtani, w tym przypadku woda nie dostaje się do płuc. Wynika stąd, że okrzemki nie będą znajdowały się w tkankach dużego obiegu krwionośnego. Z tego powodu oprócz próby okrzemkowej przeprowadzane są dodatkowe badania potwierdzające utonięcie lub je wykluczające.
Więcej przeczytacie w artykule Leszka Ruchomskiego „Królewska mieszanina” w najnowszym wydaniu (4/2015) „Chemii w Szkole”.

 

Aspiryna – najpopularniejszy lek

Przeciwgorączkowe i przeciwbólowe właściwości wyciągów roślinnych zawierających pochodne kwasu salicylowego znane są od czasów starożytnych. Wspominał o nich już Hippokrates (470–360 p.n.e.), zwany „ojcem medycyny”. Na terenach Europy w ludowym ziołolecznictwie od niepamiętnych czasów stosowano wywar z kory wierzby w celu obniżenia gorączki. 
 
Historia aspiryny w skrócie 
 
W roku 1828 niemiecki profesor farmacji Johann Andreas Buchner (1783–1852) wyizolował z kory wierzby salicynę (łac. salix = wierzba). Jest to glikozyd, czyli związek b-D-glukozy z alkoholem salicylowym (saligenina). W organizmie człowieka następuje hydroliza salicyny, a następnie utlenianie saligeniny do kwasu salicylowego, będącego właściwym lekiem.
W roku 1838 włoski chemik Raffaele Piria (1814–1865) otrzymał z salicyny kwas salicylowy. Opłacalną metodę przemysłowej produkcji kwasu salicylowego opracował niemiecki chemik Hermann Kolbe (1818–1884) w roku 1874. Kwas acetylosalicylowy po raz pierwszy otrzymał francuski chemik Charles Frédéric Gerhardt (1816–1856) w roku 1853, ale związek nie był trwały.
W tym samym czasie zastosowano kwas salicylowy w lecznictwie. Jednak jego preparaty miały silnie drażniące działanie na błonę śluzową żołądka, co prowadziło do powstawania owrzodzeń. Uboczne skutki stosowania kwasu salicylowego były bodźcem do poszukiwań substancji mogących go zastąpić. Sukces odniósł w roku 1897 niemiecki chemik Felix Hoffmann (1848–1946), pracujący dla niewielkiej wtedy jeszcze firmy chemicznej Bayer. 
Hoffmann nie był pierwszym, który otrzymał kwas acetylosalicylowy, ale uzyskał związek w trwałej postaci, dogodnej do zastosowań medycznych. Dodatkowym bodźcem w pracy Hoffmanna był fakt, że jego ojciec przyjmował preparaty kwasu salicylowego z powodu choroby reumatycznej, co powodowało duże dolegliwości żołądkowe.
Nowy lek nazwano aspiryną (zastrzeżona nazwa handlowa to Aspirin®, ale stała się ona synonimem leków zawierających kwas acetylosalicylowy) od słów acetylowy (litera a-) oraz Spiraea ulmaria (obecnie Filipendula ulmaria, wiązówka błotna – bylina o dużej zawartości salicyny, również stosowana w ziołolecznictwie jako środek przeciwgorączkowy). Końcówka -in jest typowa dla nazw leków. 
Aspiryna została opatentowana w roku 1899 i wkrótce okrzyknięta prawdziwym panaceum. Zastosowano ją do zwalczania gorączki, bólu i stanów zapalnych (na dużą skalę w okresie słynnej „hiszpanki” – pandemii grypy, która w latach 1918–19 pochłonęła więcej ofiar niż I wojna światowa). Aspiryna była również jednym z pierwszych leków sprzedawanych w postaci tabletek do sporządzania zawiesiny wodnej (kwas acetylosalicylowy zmieszany ze skrobią). 
Po drugiej wojnie światowej dostrzeżono jej korzystne działanie w profilaktyce zawałów serca. Mimo ponad 100 lat obecności na rynku aspiryna nadal jest powszechnie stosowana w lecznictwie, zarówno w postaci czystej, jak i w połączeniu z innymi substancjami czynnymi. Naukowcy zaś odkrywają coraz to nowe zastosowania tego bez wątpienia najbardziej znanego leku.
Doświadczenia ilustrujące właściwości chemiczne aspiryny
Zaproponowane doświadczenia mają na celu ilustrację niektórych chemicznych właściwości kwasu acetylosalicylowego. Uczniowie powinni przeprowadzić je samodzielnie, oczywiście po uprzednim instruktażu dotyczącym zasad BHP obowiązujących w laboratorium. Wykonane eksperymenty dokumentujemy przy pomocy kart pracy, zdjęć lub filmów (...)
 
Preparaty zawierające aspirynę
To nadal jedne z najczęściej stosowanych leków (dzienne spożycie na świecie wynosi ponad 35 ton w przeliczeniu na czysty związek). Są one dostępne przeważnie bez recepty. Obecność kwasu acetylosalicylowego w medykamentach oznaczana jest angielskim skrótem ASA (acetylsalicylic acid) lub łacińską nazwą Acidum acetylsalicylicum.
Aspiryna działa przeciwgorączkowo, przeciwbólowo i przeciwzapalnie. Zalicza się ją do grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ), stosowanych np. w chorobach reumatycznych, bólach mięśniowo-stawowych, stłuczeniach i obrzękach. Jest zwykle pierwszym lekiem przepisywanym w dolegliwościach bólowych i przy podwyższonej ciepłocie ciała. 
Przykłady preparatów zawierających ASA to Aspirin® (nazwa zastrzeżona dla produktu firmy Bayer) lub Polopiryna. Aspiryna szybciej wykazuje swoje działanie, jeśli jest przyjmowana w postaci rozpuszczonej w wodzie. Przykładem takiego leku jest Polopiryna S. Aby uniknąć szkodliwego działania pochodnych kwasu salicylowego na śluzówkę żołądka, stosuje się tabletki dojelitowe, posiadające otoczkę odporną na działanie kwasu solnego w żołądku (lek uwalniany jest dopiero w dalszej części przewodu pokarmowego). Preparat o takiej własności to np. Polocard. 
Dodatek węglanu i innych soli wapnia również ogranicza działanie drażniące na błonę śluzową (Calcipiryna, Ascalcin). W przypadku chorób infekcyjnych korzystne jest równoczesne podawanie witaminy C. Lek zawierający kwas acetylosalicylowy z jej dodatkiem to na przykład Polopiryna C (tabletki musujące). Aspiryna łączona jest także z innymi substancjami, np. kofeiną (Aspirin Activ) czy glicyną (Asprocol), wchodzi również w skład bardziej złożonych preparatów.
Niewielkie dawki aspiryny wykazują udowodnione działanie przeciwzakrzepowe (utrudniają zlepianie się płytek krwi). Chronią w ten sposób serce przed zablokowaniem naczyń wieńcowych, co wykorzystuje się w profilaktyce chorób układu krążenia. To samo działanie aspiryny zmniejsza ryzyko udaru mózgu. Nazwy preparatów chroniących serce kojarzą się z jego grecką nazwą – kardia. Przykłady tych specyfików to Acard, Aspirin Cardio, Polocard. Doniesiono również o skuteczności aspiryny jako środka zmniejszającego ryzyko wystąpienia niektórych chorób nowotworowych, np. raka okrężnicy charakteryzującego się wysokim odsetkiem śmiertelności.
Mechanizm działania przeciwbólowego i przeciwzapalnego aspiryny wyjaśniono dopiero w roku 1971 (odkrywca, brytyjski farmakolog sir John Vane, otrzymał w roku 1982 wraz z dwoma szwedzkimi badaczami Nagrodę Nobla z medycyny i fizjologii). Okazało się, że kwas acetylosalicylowy hamuje biosyntezę prostaglandyn. Są to hormony produkowane miejscowo w tkankach. Odpowiadają za regulację licznych procesów fizjologicznych, m.in. krzepliwość krwi, przekazywanie bodźców bólowych, stany zapalne, powstawanie gorączki. ASA hamuje także aktywność enzymu rozkładającego kwas hialuronowy, będący składnikiem mazi stawowej. Niedostatek tego związku powoduje nasilenie dolegliwości bólowych związanych z zapaleniem stawów.
 
Działania uboczne
To jednak ciemna strona każdego z leków. Aspiryna nie jest tu wyjątkiem. Ponadto dostępność jej preparatów bez recepty zwiększa ryzyko wystąpienia powikłań ze względu na niewłaściwe dawkowanie przez chorych leczących się samodzielnie. Aspiryna – nawet w dawkach leczniczych – powoduje przede wszystkim dolegliwości ze strony przewodu pokarmowego (w wyniku hydrolizy powstaje drażniący błony śluzowe kwas salicylowy). Konsekwencją jest owrzodzenie żołądka i dwunastnicy (spożywanie alkoholu zwiększa działanie toksyczne aspiryny). Dotyczy to zwłaszcza przypadków leczenia chorób reumatycznych, gdzie stosuje się szczególnie wysokie dawki (4-6 g/dobę). 
W niektórych przypadkach aspiryna powoduje reakcje uczuleniowe. Działanie hamujące krzepliwość krwi jest z kolei niepożądane w przypadku operacji i zabiegów (np. stomatologicznych). Jednak największym zagrożeniem jest podawanie aspiryny dzieciom chorym na wirusowe infekcje górnych dróg oddechowych (bardzo częste w wieku do 12 lat). Udowodniono związek między przyjmowaniem aspiryny a uszkodzeniami wątroby, tzw. zespołem Reye’a (o śmiertelności dochodzącej do 50%). Wbrew potocznym opiniom aspiryna nie jest więc w pełni bezpiecznym lekiem.
Zamienniki aspiryny nie mają jej wad. Przykładem bezpieczniejszych leków jest paracetamol (Apap, Codipar, Eferalgan, Panadol, Paracetamol, preparaty złożone, np. Coldrex, Fervex, Gripex) czy też ibuprofen (Ibum, Ibuprofen, Ibuprom, Nurofen). Są one również dostępne bez recepty. Może więc warto tradycyjną aspirynę zastąpić nowszymi preparatami?
Ibuprofen i paracetamol nie są jednak lekami doskonałymi (ponieważ takie nie istnieją). Przede wszystkim ich zakres działania nie jest tak rozległy, jak w przypadku aspiryny. Paracetamol praktycznie nie wykazuje aktywności przeciwzapalnej, a ibuprofen nie działa tak dobrze na serce jak kwas acetylosalicylowy (słabiej obniża krzepliwość krwi). Oba leki mogą uszkodzić wątrobę i nerki (zwłaszcza przy jednoczesnym spożywaniu alkoholu – ale nie powinno się go łączyć z żadnymi medykamentami) oraz spowodować dolegliwości ze strony przewodu pokarmowego (mdłości, wymioty). Również przy stosowaniu tych leków występują reakcje alergiczne. Mimo faktu, że reklamy polecają nam wiele leków zawierających ibuprofen i paracetamol, należy stosować je ostrożnie, zwłaszcza u dzieci i kobiet w ciąży.
Rozwaga w stosowaniu dotyczy nie tylko aspiryny, ale wszystkich leków (w tym i jej zamienników). Przede wszystkim należy przyjmować medykamenty zgodnie z instrukcją podaną na ulotce informacyjnej i najlepiej po wizycie u lekarza. Choć „nieśmiertelna” formuła powtarzana w reklamach leków może nam się wydać przesadą, naprawdę warto jej przestrzegać:
Przed użyciem [leku] zapoznaj się z treścią ulotki dołączonej do opakowania, bądź skonsultuj się z lekarzem lub farmaceutą, gdyż każdy lek niewłaściwie stosowany zagraża Twojemu życiu lub zdrowiu (...)
 
 
Cały artykuł Iwony Orlińskiej „Aspiryna – najpopularniejszy lek - scenariusz projektu“ wraz z przykladami doświadczeń znajdziecie w najnowszym wydaniu (6/2014) „Chemii w Szkole“.
Projekt stanowi uzupełnienie i poszerzenie elementów działu „Chemia wspomaga nasze zdrowie. Chemia w kuchni.” (ustępy 1. i 2.) przewidzianego do realizacji w podstawie programowej z chemii dla IV etapu edukacyjnego na poziomie podstawowym.