Йодид калия — это химическое соединение , лекарственное средство и диетическая добавка . [4] [5] Это лекарство, используемое для лечения гипертиреоза , в чрезвычайных ситуациях, связанных с радиацией , и для защиты щитовидной железы при использовании определенных типов радиофармацевтических препаратов . [6] В странах третьего мира его также используют для лечения споротрихоза кожи и фикомикоза . [6] [7] Это добавка, используемая людьми с низким содержанием йода в пище . [5] Его принимают перорально. [6]
Распространенные побочные эффекты включают рвоту, диарею, боли в животе, сыпь и отек слюнных желез . [6] Другие побочные эффекты включают аллергические реакции , головную боль , зоб и депрессию . [7] Хотя использование во время беременности может нанести вред ребенку, его использование все еще рекомендуется в чрезвычайных ситуациях, связанных с радиацией. [6] Йодид калия имеет химическую формулу K I. [8] В коммерческих целях его получают путем смешивания гидроксида калия с йодом. [9] [10]
Йодид калия используется в медицине по крайней мере с 1820 года. [11] Он входит в список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [12] Йодид калия доступен в качестве дженерика и продается без рецепта . [13] Йодид калия также используется для йодирования соли . [5]
Йодид калия является пищевой добавкой в кормах для животных, а также в рационе человека. У людей это самая распространенная добавка, используемая для йодирования поваренной соли (мера общественного здравоохранения для предотвращения дефицита йода у населения, которое получает мало морепродуктов). Окисление йодида вызывает медленную потерю содержания йода в йодированных солях , которые подвергаются воздействию избыточного воздуха. Соль йодида щелочного металла со временем и воздействием избыточного кислорода и углекислого газа медленно окисляется до карбоната металла и элементарного йода, который затем испаряется. [14] Йодат калия ( KIO3 ) используется для йодирования некоторых солей, чтобы йод не терялся при окислении. Декстроза или тиосульфат натрия часто добавляются в йодированную поваренную соль для стабилизации йодида калия , тем самым уменьшая потерю летучего химического вещества. [15]
Блокада поглощения йода щитовидной железой с помощью йодида калия используется в сцинтиграфии и терапии ядерной медицины с некоторыми радиоактивно-йодированными соединениями, которые не нацелены на щитовидную железу, такими как иобенгуан ( MIBG ), который используется для визуализации или лечения опухолей нервной ткани, или йодированный фибриноген , который используется при сканировании фибриногена для исследования свертываемости. Эти соединения содержат йод, но не в форме йодида. Поскольку они могут в конечном итоге метаболизироваться или распадаться на радиоактивный йодид, обычно вводят нерадиоактивный йодид калия, чтобы гарантировать, что йодид из этих радиофармпрепаратов не секвестрируется нормальным сродством щитовидной железы к йодиду.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) предоставляет рекомендации по использованию йодида калия после ядерной аварии. Дозировка йодида калия зависит от возраста: новорожденным (<1 месяца) требуется 16 мг/день; детям в возрасте от 1 месяца до 3 лет необходимо 32 мг/день; детям в возрасте от 3 до 12 лет необходимо 65 мг/день; а лицам старше 12 лет и взрослым необходимо 130 мг/день. [16] Эти дозировки указывают массу йодида калия, а не элементарного йода. [17] [16] Йодид калия можно вводить в виде таблеток или раствора Люголя. [16] Такая же дозировка рекомендуется Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США . [18] Одной суточной дозы обычно достаточно для 24-часовой защиты. [16] Однако в случаях длительного или многократного воздействия органы здравоохранения могут рекомендовать несколько суточных доз. [16] Приоритет профилактики отдается наиболее чувствительным группам: беременным и кормящим женщинам, младенцам и детям до 18 лет. [16] Рекомендуемые дозы йодида калия, содержащего стабильный изотоп йода, защищают щитовидную железу только от радиоактивного йода. [16] Он не обеспечивает защиты от других радиоактивных веществ. [16] Некоторые источники рекомендуют альтернативные режимы дозирования. [ указать ] [19]
Не все источники согласны относительно необходимой продолжительности блокады щитовидной железы, хотя, по-видимому, достигнуто согласие относительно необходимости блокады как для сцинтиграфического , так и для терапевтического применения иобенгуана. Коммерчески доступный иобенгуан маркирован йодом-123 , и маркировка продукта рекомендует введение иодида калия за 1 час до введения радиофармпрепарата для всех возрастных групп, [20] в то время как Европейская ассоциация ядерной медицины рекомендует (для иобенгуана, маркированного любым из изотопов), чтобы введение иодида калия начиналось за один день до введения радиофармпрепарата и продолжалось до следующего дня после инъекции, за исключением новорожденных, которым не требуются дозы иодида калия после инъекции радиофармпрепарата. [19] [21]
Маркировка продукта для диагностического йода-131 иобенгуана рекомендует введение йодида калия за один день до инъекции и продолжение в течение 5–7 дней после введения, в соответствии с гораздо более длительным периодом полураспада этого изотопа и его большей опасностью для щитовидной железы. [22] Йод-131 иобенгуан, используемый в терапевтических целях, требует другой продолжительности премедикации, начиная за 24–48 часов до инъекции иобенгуана и продолжая в течение 10–15 дней после инъекции. [23]
В 1982 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило йодид калия для защиты щитовидной железы от радиоактивного йода, связанного с авариями или чрезвычайными ситуациями деления. В случае аварии или атаки на атомную электростанцию , или при выпадении ядерной бомбы , могут быть высвобождены летучие радионуклиды продуктов деления . Из этих продуктов,131я(Йод-131) является одним из наиболее распространенных и особенно опасен для щитовидной железы, поскольку может привести к раку щитовидной железы . [25] Насыщая организм источником стабильного йодида до воздействия, вдыхая или проглатывая его131
я
имеет тенденцию к выведению, что предотвращает поглощение радиоактивного йода щитовидной железой. Согласно одному исследованию 2000 года «KI, вводимый за 48 часов до131
я
воздействие может почти полностью блокировать поглощение щитовидной железой и, следовательно, значительно снизить дозу, поглощенную щитовидной железой. Однако введение KI за 96 ч или более до131
я
Воздействие не имеет существенного защитного эффекта. Напротив, введение KI после воздействия радиоактивного йода вызывает меньший и быстро уменьшающийся эффект блокады». [26] Согласно FDA, KI не следует принимать в качестве профилактического средства перед воздействием радиации. Поскольку KI защищает примерно 24 часа, его следует дозировать ежедневно до тех пор, пока риск значительного воздействия радиоактивного йода не исчезнет. [27]
Экстренные дозы калия йодида в 130 миллиграммов обеспечивают 100 мг йодида (остальные 30 мг — это калий в соединении), [17] что примерно в 700 раз больше нормальной пищевой потребности (см. рекомендуемую диетическую норму ) для йода, которая составляет 150 микрограммов (0,15 мг) йода (в виде йодида) в день для взрослого человека. Типичная таблетка весит 160 мг, с 130 мг калия йодида и 30 мг вспомогательных веществ , таких как связующие агенты . [17]
Йодид калия не может защитить от каких-либо других механизмов радиационного отравления , а также не может обеспечить никакой степени защиты от грязных бомб , которые производят радионуклиды, отличные от йода. [16]
Йодида калия в йодированной соли недостаточно для этого использования. [28] Вероятно, смертельная доза соли (более килограмма [29] ) потребуется, чтобы сравняться с йодидом калия в одной таблетке. [30]
Всемирная организация здравоохранения не рекомендует профилактику йодидами калия для взрослых старше 40 лет, если только не ожидается, что доза облучения от вдыхаемого радиоактивного йода будет угрожать функции щитовидной железы, поскольку побочные эффекты йода увеличиваются с возрастом и могут превзойти защитные эффекты йода; «...если дозы на щитовидную железу от вдыхания не возрастут до уровней, угрожающих функции щитовидной железы, то есть порядка 5 Гр . Такие дозы облучения не будут наблюдаться вдали от места аварии». [24] [16]
Министерство здравоохранения и социальных служб США переформулировало эти два года спустя: «Корректировка дозы KI (йодида калия) в сторону понижения по возрастным группам, основанная на соображениях размера тела, соответствует принципу минимальной эффективной дозы. Рекомендуемая стандартная (суточная) доза KI для всех детей школьного возраста одинакова (65 мг). Однако подростки, приближающиеся к размерам взрослых (т. е. >70 кг [154 фунта]), должны получать полную взрослую дозу (130 мг) для максимального блокирования поглощения радиоактивного йода щитовидной железой. Новорожденные в идеале должны получать самую низкую дозу (16 мг) KI». [31]
Необходимо проявлять осторожность при назначении внутрь высоких доз йодида и йодата калия, поскольку их ненужное применение может вызвать такие состояния, как феномен Йода-Базедова , спровоцировать и/или ухудшить гипертиреоз и гипотиреоз , а затем вызвать временные или даже постоянные заболевания щитовидной железы.
Он также может вызвать сиалоаденит (воспаление слюнной железы), желудочно-кишечные расстройства и сыпь.
Йодид калия также не рекомендуется людям с герпетиформным дерматитом и гипокомплементарным васкулитом — состояниями, которые связаны с риском чувствительности к йоду. [32]
Были некоторые сообщения о том, что лечение йодидом калия вызывало отек околоушной железы (одной из трех желез , которые выделяют слюну ) из-за его стимулирующего воздействия на выработку слюны. [33]
Насыщенный раствор KI (SSKI) обычно назначается перорально взрослым дозам несколько раз в день (5 капель SSKI считаются равными 1 ⁄ 3 мл) для блокады щитовидной железы (чтобы предотвратить выделение щитовидной железой гормона щитовидной железы), а иногда эта доза также используется, когда йодид используется в качестве отхаркивающего средства (общая доза составляет около одного грамма KI в день для взрослого). Дозы антирадиоиода, используемые для131
я
Блокада поглощения ниже и варьируется от 100 мг в день для взрослых до менее этого для детей (см. таблицу). Все эти дозы следует сравнивать с гораздо более низкой дозой йода, необходимой при нормальном питании, которая составляет всего 150 мкг в день (150 микрограммов, а не миллиграммов).
При максимальных дозах, а иногда и при гораздо меньших дозах, побочные эффекты йодида, используемого по медицинским показаниям в дозах, в 1000 раз превышающих нормальную потребность в питании, могут включать: акне, потерю аппетита или расстройство желудка (особенно в течение первых нескольких дней, пока организм приспосабливается к лекарству). Более серьезные побочные эффекты, требующие уведомления врача, включают: лихорадку, слабость, необычную усталость, отек шеи или горла, [ нужна цитата ] язвы во рту, кожную сыпь, тошноту, рвоту, боли в желудке, нерегулярное сердцебиение, [ нужна цитата ] онемение или покалывание рук или ног или металлический привкус во рту. [34] [ нужна цитата ]
В случае выброса радиоактивного йода прием профилактического йодида калия, если он доступен, или даже йодата, будет справедливо иметь приоритет перед приемом перхлората и станет первой линией обороны в защите населения от выброса радиоактивного йода. Однако в случае слишком масштабного и широко распространенного выброса радиоактивного йода, чтобы его можно было контролировать ограниченным запасом профилактических препаратов йодида и йодата, добавление ионов перхлората в водоснабжение или распространение таблеток перхлората послужит дешевой, эффективной второй линией обороны против канцерогенного бионакопления радиоактивного йода.
Прием струмогенных препаратов, как и йодида калия, также не лишен опасностей, таких как гипотиреоз . Однако во всех этих случаях, несмотря на риски, профилактические преимущества вмешательства с йодидом, йодатом или перхлоратом перевешивают серьезный риск рака от биоаккумуляции радиоактивного йода в регионах, где радиоактивный йод в достаточной степени загрязнил окружающую среду.
KI используется с нитратом серебра для получения йодида серебра (AgI), важного химиката в пленочной фотографии. KI является компонентом некоторых дезинфицирующих средств и химикатов для обработки волос. KI также используется в качестве гасителя флуоресценции в биомедицинских исследованиях, в применении, которое использует преимущество столкновения тушения флуоресцентных веществ ионом йодида. Однако для нескольких флуорофоров добавление KI в концентрациях мкМ-мМ приводит к увеличению интенсивности флуоресценции, а йодид действует как усилитель флуоресценции. [35]
Йодид калия является компонентом электролита сенсибилизированных красителем солнечных элементов (DSSC) наряду с йодом.
Йодид калия находит свое самое важное применение в органическом синтезе, в основном при получении арилиодидов в реакции Зандмейера , начиная с ариламинов. Арилиодиды, в свою очередь, используются для присоединения арильных групп к другим органическим соединениям путем нуклеофильного замещения, с иодид-ионом в качестве уходящей группы.
Йодид калия — это ионное соединение , состоящее из следующих ионов : K + I − . Он кристаллизуется в структуре хлорида натрия . Его получают в промышленности путем обработки KOH йодом. [36]
Это белая соль , которая является наиболее коммерчески значимым йодидным соединением: в 1985 году было произведено около 37 000 тонн. Она хуже впитывает воду, чем йодид натрия , что облегчает работу с ней.
Старые и загрязненные образцы имеют желтый цвет из-за медленного окисления соли до карбоната калия и элементарного йода . [36]
Поскольку ион иодида является слабым восстановителем , I− легко окисляется до иода ( I2 ) сильными окислителями , такими как хлор :
Эта реакция используется для выделения йода из природных источников. Воздух окисляет йодид, о чем свидетельствует наблюдение за пурпурным экстрактом при промывании старых образцов KI дихлорметаном . Образующаяся в кислых условиях йодистоводородная кислота (HI) является более сильным восстановителем. [37] [38] [39]
Как и другие соли иодида, KI образует трииодид ( I−3) в сочетании с элементарным йодом .
В отличие от I 2 , I−3соли могут быть хорошо растворимы в воде. Благодаря этой реакции йод используется в окислительно-восстановительном титровании . Водный KI 3 , « раствор Люголя », используется как дезинфицирующее средство и как травитель для золотых поверхностей.
Йодид калия и нитрат серебра используются для производства йодида серебра(I) , который применяется для высокоскоростной фотопленки и для засева облаков :
KI служит источником иодида в органическом синтезе . Полезное применение — получение арилиодидов из солей арендиазония . [40] [41]
KI, выступая в качестве источника иодида, может также выступать в качестве нуклеофильного катализатора алкилирования алкилхлоридов , бромидов или мезилатов .
Йодид калия используется в медицине по крайней мере с 1820 года. [11] Среди самых ранних применений — лечение сифилиса , [11] отравления свинцом и ртутью .
Значение йодида калия (KI) как средства радиационной защиты (блокирующего щитовидную железу) было продемонстрировано после катастрофы на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года. Насыщенный раствор йодида калия (SSKI) был введен 10,5 миллионам детей и 7 миллионам взрослых в Польше [31] [42] в качестве профилактической меры против накопления радиоактивных веществ.131
я
в щитовидной железе.
Отчеты расходятся относительно того, давали ли добавку людям в районах, непосредственно окружающих Чернобыль. [43] [21] Однако Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) сообщила: «тысячи измерений активности I-131 (радиоактивного йода)... предполагают, что наблюдаемые уровни были ниже, чем можно было бы ожидать, если бы эта профилактическая мера не была принята. Использование KI... было признано допустимым содержанием йода у 97% протестированных эвакуированных». [21]
С течением времени у людей, живущих в облученных районах, где KI был недоступен, развился рак щитовидной железы на эпидемическом уровне, поэтому Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) сообщило: «Данные ясно демонстрируют риски облучения щитовидной железы... KI может быть использован [для] обеспечения безопасной и эффективной защиты от рака щитовидной железы, вызванного облучением». [44]
Чернобыль также продемонстрировал, что необходимость защиты щитовидной железы от радиации оказалась больше, чем ожидалось. В течение десяти лет после аварии стало ясно, что повреждение щитовидной железы, вызванное выбросом радиоактивного йода, было практически единственным неблагоприятным для здоровья эффектом, который можно было измерить. Как сообщает NRC, исследования после аварии показали, что «по состоянию на 1996 год, за исключением рака щитовидной железы, не было подтвержденного увеличения показателей других видов рака, включая лейкемию, среди... населения, которые были бы отнесены к выбросам в результате аварии». [45]
Но не менее важным для вопроса KI является тот факт, что выбросы радиоактивности не являются «локальными» событиями. Исследователи Всемирной организации здравоохранения точно определили местонахождение и подсчитали жителей с раком в Чернобыле и были поражены, обнаружив, что «рост заболеваемости [раком щитовидной железы] был зарегистрирован на расстоянии до 500 км от места аварии... значительные дозы от радиоактивного йода могут возникнуть в сотнях километров от места, за пределами зон планирования чрезвычайных ситуаций». [24] Следовательно, гораздо больше людей, чем предполагалось, пострадали от радиации, что заставило Организацию Объединенных Наций в 2002 году сообщить, что «число людей с раком щитовидной железы... превзошло ожидания. Уже зарегистрировано более 11 000 случаев». [46]
Результаты Чернобыля согласуются с исследованиями последствий предыдущих выбросов радиоактивности. В 1945 году несколько сотен тысяч людей, работающих и проживающих в японских городах Хиросима и Нагасаки, подверглись воздействию высоких уровней радиации после того, как над этими двумя городами были взорваны атомные бомбы Соединенными Штатами. У выживших после атомных бомбардировок, также известных как хибакуся , наблюдается заметно высокий уровень заболеваний щитовидной железы; исследование 2006 года, в котором приняли участие 4091 хибакуся, показало, что почти у половины участников (1833; 44,8%) имелось идентифицируемое заболевание щитовидной железы. [47]
В редакционной статье в журнале Американской медицинской ассоциации, посвященной заболеваниям щитовидной железы как у хибакуся , так и у пострадавших от чернобыльской катастрофы, сообщается, что «прямая линия адекватно описывает связь между дозой радиации и заболеваемостью раком щитовидной железы», и утверждается, что «примечательно, что биологический эффект от однократного кратковременного воздействия окружающей среды почти 60 лет назад все еще присутствует и может быть обнаружен». [48]
Развитие рака щитовидной железы среди жителей северной части Тихого океана из-за радиоактивных осадков после испытаний ядерного оружия Соединенными Штатами в 1950-х годах (на островах, расположенных примерно в 200 милях по ветру от испытаний) сыграло решающую роль в решении FDA 1978 года о выдаче запроса на доступность KI для защиты щитовидной железы в случае выброса с коммерческой атомной электростанции или ядерного инцидента, связанного с оружием. Отметив, что эффективность KI была «практически полной», и обнаружив, что йод в форме KI значительно превосходит другие формы, включая йодат (KIO 3 ), с точки зрения безопасности, эффективности, отсутствия побочных эффектов и скорости наступления, FDA пригласило производителей подавать заявки на производство и продажу KI. [49]
16 марта 2011 года сообщалось, что таблетки йодида калия были выданы в профилактических целях членам экипажей ВМС США, летавшим в радиусе 70 морских миль от АЭС «Фукусима-1», поврежденной землетрясением (магнитудой 8,9/9,0) и последовавшим за ним цунами 11 марта 2011 года. Меры были расценены как меры предосторожности, и Пентагон заявил, что ни один из американских военнослужащих не показал признаков радиационного отравления. К 20 марта ВМС США проинструктировали персонал, приближающийся на расстояние 100 миль к реактору, принимать таблетки. [50]
В Нидерландах центральное хранилище йодных таблеток находится в Зутермере , недалеко от Гааги . В 2017 году голландское правительство распределило таблетки среди сотен тысяч жителей, которые жили на определенном расстоянии от атомных электростанций и соответствовали некоторым другим критериям. [51] [52]
К 2020 году таблетки йодида калия будут доступны бесплатно для всех жителей во всех аптеках по всей стране. [53]
Три компании (Anbex, Inc., Fleming Co и Recipharm of Sweden) выполнили строгие требования FDA к производству и тестированию KI, и они предлагают продукты (IOSAT, ThyroShield и ThyroSafe, [54] соответственно), которые доступны для покупки. В 2012 году Fleming Co. продала все свои права на продукцию и производственные мощности другим компаниям и больше не существует. В настоящее время ThyroShield не производится.
Таблетки йодида калия поставляются для экстренных случаев, связанных с блокадой поглощения радиоактивного йода, распространенной формы радиационного отравления из-за загрязнения окружающей среды короткоживущими продуктами деления.131
я
[55] Йодид калия также может быть назначен в качестве фармацевтического средства при тиреоидном кризе .
По указанным выше причинам терапевтические капли SSKI или таблетки KI по 130 мг, используемые при ядерных авариях, не используются в качестве пищевых добавок, поскольку капли SSKI или таблетка для ядерной аварийной ситуации обеспечивают в 300–700 раз больше йода, чем суточная потребность взрослого человека. Специальные пищевые таблетки йода, содержащие 0,15 мг (150 микрограммов (мкг)) йодида из KI или из различных других источников (например, экстракта ламинарии), продаются как добавки, но их не следует путать с фармацевтическими препаратами с гораздо более высокой дозой.
Йодид калия можно удобно приготовить в насыщенном растворе, сокращенно SSKI. Этот метод доставки йодида калия не требует метода взвешивания йодида калия, что позволяет использовать его в чрезвычайной ситуации. Кристаллы KI просто добавляются в воду до тех пор, пока KI не перестанет растворяться и вместо этого останется на дне контейнера. В чистой воде концентрация KI в растворе зависит только от температуры. Йодид калия хорошо растворяется в воде, поэтому SSKI является концентрированным источником KI. При 20 градусах Цельсия растворимость KI составляет 140-148 граммов на 100 граммов воды. [56] Поскольку объемы KI и воды приблизительно аддитивны, полученный раствор SSKI будет содержать около 1,00 грамма (1000 мг) KI на миллилитр (мл) раствора. Это 100% веса/объема (обратите внимание на единицы массовой концентрации ) KI (один грамм KI на мл раствора), что возможно, поскольку SSKI значительно плотнее чистой воды — около 1,67 г/мл. [57] Поскольку KI содержит около 76,4% йодида по весу, SSKI содержит около 764 мг йодида на мл. Такая концентрация йодида позволяет рассчитать дозу йодида на каплю, если известно количество капель на миллилитр. Для SSKI, раствора более вязкого, чем вода, предполагается 15 капель на мл; поэтому доза йодида составляет приблизительно 51 мг на каплю. Обычно ее округляют до 50 мг на каплю.
Термин SSKI также используется, особенно фармацевтами, для обозначения формулы предварительно приготовленного раствора USP, приготовленного путем добавления KI к воде для приготовления раствора, содержащего 1000 мг KI на мл раствора (100% вес/объем раствора KI), чтобы максимально приблизиться к концентрации SSKI, полученной путем насыщения. Это по сути взаимозаменяемо с SSKI, полученным путем насыщения, и также содержит около 50 мг йодида на каплю.