Temperature, osmotic and acidic activity of infusion solutions as an integral part of their mechanism of action

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A review of the literature shows that the physical-chemical properties of infusion solutions can be an integral part of the mechanism of their local action on the routes of administration. This new scientific and practical direction in clinical pharmacology was born at the end of the 20th century in Russia. Initially, it was found that isotonic solutions of glucose, mannitol, and sodium chloride with different temperatures have different local effects on the metabolism and viability of isolated biological objects such as mitochondria and blood plasma. At the same time, it was shown that increasing the temperature of solutions from +37 to +45°C accelerates the metabolism of these biological objects, increases their reactivity and enhances their response to the action of many drugs-activators of metabolism and function. And vice versa, lowering the temperature of these solutions from +37 to +20°C and below (up to 0°C) slows down their metabolism, reduces their reactivity, weakens their response to the action of drugs-activators of metabolism and function, and also increases survival in conditions of ischemia and hypoxia. These results allowed us to recommend warm infusion solutions as universal means of activating aerobic metabolism in tissues and the response of tissues to drugs with local physical-chemical action, and cold infusion solutions as universal means of inhibiting aerobic metabolism in tissues and increasing the resistance of tissues to the action of drugs on them. Following this, it was shown that many infusion solutions do not have isoosmotic activity, since the osmotic activity of drugs is not controlled. Therefore, one part of the solutions has hypotonic activity, and the other part has hypertonic activity. Therefore, sometimes the infusion solution can increase the hypoosmotic or hyperosmotic activity of the blood plasma. Then it was shown that the absolute majority of infusion solutions do not have a pH of 7.4. At the same time, very many infusion solutions have acidic activity, so they have an acidifying effect on the blood. The chronology of the development of inventions based on the achievements of the physical-chemical pharmacology of infusion agents is shown.

About the authors

Natalia A. Urakova

Izhevsk State Medical Academy

Author for correspondence.
Email: urakoval@live.ru
ORCID iD: 0000-0002-4233-9550
SPIN-code: 4858-1896

PhD, Assistant professor

Russian Federation, 281, Kommunarov str., Izhevsk, 426034

References

  1. Shabanov PD. Prominent Russian pharmacologist N.P. Kravkov and his contribution to the world pharmacology (in memoriam to 150 years from the birth). Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2015;13(2):54–71. (In Russ.) doi: 10.17816/RCF13254-71
  2. Marini-Bettolo GB. Pharmacopoeia as a pharmaceutical code for public health authorities. Ann Ist Super Sanita. 1975;11(3–4): 254–268.
  3. Urakov A, Urakova N, Nikolenko V, et al. The Real Osmotic and Acidic Activity of Modern Medicines in Medicinal Form «Solution for Injection», Including Solution 5 % Glucose: What We Overlook in Our Research. Journal of Diabetes & Metabolic Disorders. 2021;1(1):1–2.
  4. Kasatkin A, Urakov A, Nigmatullina A, Kopytov M. Balanced Crystalloid versus 0.9 % Sodium Chloride: What We Overlook in Our Research. Anesthesiology. 2021;134(2):353–354. doi: 10.1097/ALN.0000000000003614
  5. Martins RR, Silva LT, Lopes FM. Impact of medication therapy management on pharmacotherapy safety in an intensive care unit. Int J Clin Pharm 2019;41:179–188. doi: 10.1007/s11096-018-0763-0
  6. Urakov AL. Medicines in pharmaceutical form «solution for injection» and the injection of drugs: advantages and limitations. Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2019;17(2):79–84. (In Russ.) doi: 10.7816/RCF17279-84
  7. Urakov AL, Dementyev VB, Urakova NA, et al. Clinical significance of physical-chemical processes determining qualitative and quantitative characteristics of post-injection diffusion of drug solutions in patient’s soft tissues. Chemical physics and mesoscopy. 2007;9(2):105–111.
  8. Urakov AL, Strelkov NS, Urakova NA, Benderskaya EYu. Fiziko-khimicheskie i biofizicheskie faktory postin»ektsionnoi agressivnosti rastvorov lekarstvennykh sredstv v infil’trirovannykh tkanyakh i sposoby predotvrashcheniya nekrozov. Patologicheskaya fiziologiya i ehksperimental’naya terapiya. 2010;(1):20–23. (In Russ.)
  9. Urakov AL, Ushnurtsev SA, Zamost’yanova GB. O vliyanii gipotermii i antianginal’nykh preparatov s malonatpodobnym deistviem na glikoliz i okislitel’noe fosforilirovanie miokarda. Farmakologiya i toksikologiya. 1983;46(1):51–54. (In Russ.)
  10. Urakov AL, Kravchuk AP. Vliyanie lokal’noi giper- i gipotermii na gemodinamiku i zhiznesposobnost’ ishemizirovannoi kishki. Grekov’s bulletin of surgery. 1987;138(3):43–45. (In Russ.)
  11. Urakov AL, Odiyankov EG, Odiyankov YuG, et al. Mestnaya gipotermiya v lechenii ostroi neprokhodimosti arterii konechnosti. Grekov’s bulletin of surgery. 1988;141(7):62–65. (In Russ.)
  12. Murav’ev MF, Odiyankov EG, Urakov AL, et al. Farmakokholodovaya terapiya pri tyazheloi khronicheskoi ishemii nizhnikh konechnostei. Pirogov russian journal of surgery. 1989;65(3):25–29. (In Russ.)
  13. Urakov AL. Ispol’zovanie gipotermii dlya izyskaniya printsipial’nykh putei farmakologicheskoi zashchity miokarda ot povrezhdeniya v rannii period ostroi ishemii. Byulleten’ eksperimental’noj biologii i mediciny. 1984;97(4):512. (In Russ.)
  14. Urakov AL, Pugach VN, Kravchuk AP, et al. Ispol’zovanie tepla i kholoda dlya regulyatsii krovotoka i podderzhaniya gemostaza vnutrennikh organov. Patologicheskaya fiziologiya i ehksperimental’naya terapiya. 1984;28(5):43–46. (In Russ.)
  15. Urakov AL, Baranov AG, Sutyagin SP, et al. Uluchshenie krovotoka v organakh i predotvrashchenie tromboobrazovaniya s pomoshch’yu kholoda. Byulleten’ eksperimental’noj biologii i mediciny. 1985;100(7):19–20. (In Russ.)
  16. Flemmig J, Schlorke D, Kühne FW, Arnhold J. Inhibition of the heme-induced hemolysis of red blood cells by thechlorite-based drug WF10. Free Radic Res. 2016;50(12):1386–1395. doi: 10.1080/10715762.2016.1252838
  17. Urakov AL. The change of physical-chemical factors of the local interaction with the human body as the basis for the creation of materials with new properties. Epitőanyag – Journal of Silicate Based and Composite Materials. 2015;67(1):2–6. doi: 10.14382/epitoanyag-jsbcm.2015.1
  18. Urakov A, Urakova N. Rheology and physical-chemical characteristics of the solutions of the medicines. Journal of Physics: Conference Series. 2015;602:012043. doi: 10.1088/1742-6596/602/1/01204
  19. Urakov AL. Development of new materials and structures based on managed physical-chemical factors of local interaction. IOP Conf Ser: Mater Sci Eng. 2016;123:012008. doi: 10.1088/1757-899X/123/1/012008
  20. Kasatkin AA, Urakov AL, Lukoyanov IA. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs causing local inflammation of tissue at the site of injection. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 2016;7(1):26–28. doi: 10.4103/0976-500X.179359
  21. Kasatkin A, Urakov A. Why the drug solutions may cause inflammation at the injection site. Journal of Medicinal Chemistry: Open Access. 2017;7(4):78. doi: 10.4103/0976-500X.179359
  22. Urakov AL, Urakova NA, Lovtsova LV, et al. Osmotic Activity and Safety of Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs in Injection Medicinal Forms. Experimental and Clinical Pharmacology. 2018;81(10):15–19. doi: 10.30906/0869-2092-2018-81-10-15-19 (In Russ.)
  23. Sambandam SN, Rohinikumar GJ, Gul A, Mounasamy V. Intramuscular injection abscess due to VRSA: A new health care challenge. Arch Bone Jt Surg. 2016;4(3):277–281.
  24. Johnson KB, Egan TD, Kern SE, et al. Noah Syroid, Derek Whiddon, Ty Church; The Influence of Hemorrhagic Shock on Propofol: A Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis. Anesthesiology. 2003;99(2):409–420. doi: 10.1097/00000542-200308000-00023
  25. Urakov AL, Samorodov AV, Kamilov FKh, et al. Dynamics of Thrombosis and Hemostasis System Indicators in Rats with Thrombosis of Inferior Vena Cava in Experiment as a Model for Preclinical Studies. Biomedical & Pharmacology Journal. 2017;10(1):237–245. doi: 10.13005/bpj/1103
  26. Urakov AL, Urakova NA, Alyes MYu, et al. Physicochemical activity of solutions as an integral part of the mechanism of local drug action. Pharmacy. 2019;68(6):43–49. (In Russ.) DOI: 10/29296/25419218-2019-06-08
  27. Urakov AL, Kasatkin AA, Urakova NA, Urakova TV. Cold sodium chloride solution 0.9 % and infrared thermography can be an alternative to radiopaque contrast agents in phlebography. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 2016;7(3):138–139. doi: 10.4103/0976-500X.189675
  28. Urakov AL, Kasatkin AA, Urakova NA. Сhanges the local temperature of venous blood and venous vessel walls as the basis for visualization of superficial veins in the infrared venography, using temperature-induced tissue contrast. In: Ng EYK, Etehadtavakol M (editors). Application of Infrared to Biomedical Sciences, Series in BioEngineering. Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2017. P. 429–436. doi: 10.1007/978-981-10-3147-2_2
  29. Urakov A, Urakova N, Reshetnikov A. Oxygen alkaline dental’s cleaners from tooth plaque, food debris, stains of blood and pus: A narrative review of the history of inventions. Journal of International Society of Preventive & Community Dentistry. 2019;9(5):427–433. doi: 10.4103/jispcd.JISPCD_296_19
  30. Urakov A, Urakova N, Nikolenko V, et al. Current and emerging methods for treatment of hemoglobin related cutaneous discoloration: a literature review. Heliyon. 2021;7(1): e059542. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e05954.

Copyright (c) 2021 Urakova N.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».