Йодид калия — химическое соединение , лекарство и пищевая добавка . [4] [5] Это лекарство, используемое для лечения гипертиреоза , в радиационных чрезвычайных ситуациях и для защиты щитовидной железы при использовании определенных типов радиофармпрепаратов . [6] В странах третьего мира его также используют для лечения кожного споротрихоза и фикомикоза . [6] [7] Это добавка, используемая людьми с низким потреблением йода . [5] Применяется перорально. [6]
Общие побочные эффекты включают рвоту, диарею, боль 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 по-прежнему рекомендуется в радиационных чрезвычайных ситуациях. [6] Йодид калия имеет химическую формулу K I . [8] В промышленных масштабах его получают путем смешивания гидроксида калия с йодом. [9] [10]
Йодид калия используется в медицине по крайней мере с 1820 года. [11] Он включен в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [12] Йодид калия доступен в виде непатентованного лекарства и 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 наиболее распространенная добавка, используемая для «йодирования» поваренной соли (мера общественного здравоохранения, направленная на предотвращение дефицита йода у групп населения, которые мало получают морепродуктов). Окисление йодида вызывает медленную потерю содержания йода в йодированных солях , которые подвергаются воздействию избытка воздуха. Йодидная соль щелочного металла с течением времени и под воздействием избытка кислорода и углекислого газа медленно окисляется до карбоната металла и элементарного йода, который затем испаряется. [14] Йодат калия ( K I O 3 ) используется для йодирования некоторых солей, чтобы йод не терялся при окислении. К йодированной поваренной соли часто добавляют декстрозу или тиосульфат натрия для стабилизации йодида калия, тем самым уменьшая потери летучего химического вещества. [15]
Блокада поглощения йода щитовидной железой йодидом калия используется в сцинтиграфии ядерной медицины и терапии некоторыми радиоактивными йодсодержащими соединениями, которые не воздействуют на щитовидную железу, такими как йобенгуан ( МИБГ ), который используется для визуализации или лечения опухолей нервной ткани, или йодированный фибриноген , который используется при сканировании фибриногена для исследования свертывания крови. Эти соединения содержат йод, но не в форме йодида. Поскольку в конечном итоге они могут метаболизироваться или расщепляться до радиоактивного йодида, обычно вводят нерадиоактивный йодид калия, чтобы гарантировать, что йодид из этих радиофармпрепаратов не секвестрируется за счет нормального сродства щитовидной железы к йодиду.
Доза йодида калия для этой цели с йобенгуаном, одобренная Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США , следующая (в течение 24 часов): младенцы в возрасте до 1 месяца - 16 мг; детям от 1 месяца до 3 лет — 32 мг; детям от 3 лет до 18 лет — 65 мг; взрослые 130 мг. [16] Некоторые источники рекомендуют альтернативные режимы дозирования. [17]
Не все источники согласны с необходимой продолжительностью блокады щитовидной железы, хотя, похоже, было достигнуто согласие относительно необходимости блокады как для сцинтиграфического , так и для терапевтического применения иобенгуана. Коммерчески доступный иобенгуан помечен йодом-123 , а на этикетках продуктов рекомендуется введение йодида калия за 1 час до введения радиофармпрепарата для всех возрастных групп [18] , в то время как Европейская ассоциация ядерной медицины рекомендует (для иобенгуана, меченного любым изотопом) , что введение йодида калия начинается за день до введения радиофармпрепарата и продолжается до следующего дня после инъекции, за исключением новорожденных, которым не требуются дозы йодида калия после инъекции радиофармпрепарата. [17] [19]
На этикетке продукта для диагностического йода-131 иобенгуана рекомендуется прием йодида калия за день до инъекции и продолжение в течение 5–7 дней после введения, учитывая гораздо более длительный период полураспада этого изотопа и его большую опасность для щитовидной железы. [20] Йобенгуан-131, используемый в терапевтических целях, требует разной продолжительности премедикации: начинается за 24–48 часов до инъекции иобенгуана и продолжается в течение 10–15 дней после инъекции. [21]
В 1982 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило йодид калия для защиты щитовидной железы от радиоактивного йода , связанного с авариями или чрезвычайными ситуациями деления. В случае аварии, нападения на атомную электростанцию или выпадения радиоактивных осадков могут произойти выбросы летучих радионуклидов продуктов деления . Из этих продуктов131я(Йод-131) является одним из наиболее распространенных и особенно опасен для щитовидной железы, поскольку может привести к раку щитовидной железы . [23] Путем насыщения организма источником стабильного йодида перед воздействием, при вдыхании или проглатывании.131
я
имеет тенденцию к выведению из организма, что предотвращает поглощение радиоактивного йода щитовидной железой. Согласно одному исследованию 2000 года, «КИ, вводимый за 48 часов до131
я
Воздействие может почти полностью блокировать захват щитовидной железы и, следовательно, значительно снизить дозу, поглощаемую щитовидной железой. Однако введение КИ за 96 часов или более до131
я
воздействие не оказывает существенного защитного эффекта. Напротив, введение KI после воздействия радиоактивного йода вызывает меньший и быстро уменьшающийся эффект блокады». [24] Согласно FDA, KI не следует принимать в качестве профилактического средства перед воздействием радиации. Поскольку KI защищает примерно в течение 24 часов, его необходимо вводят ежедневно до тех пор, пока не исчезнет риск значительного воздействия радиоактивного йода [25] .
Экстренные дозы йодида калия в размере 130 мг обеспечивают 100 мг йодида (остальные 30 мг — это калий в соединении), что примерно в 700 раз превышает нормальную пищевую потребность (см. рекомендуемую диетическую норму ) в йоде, которая составляет 150 мкг (0,15 мг). ) йода (в пересчете на йодид) в день для взрослого человека. Типичная таблетка весит 160 мг и содержит 130 мг йодида калия и 30 мг вспомогательных веществ , таких как связующие вещества .
Йодид калия не может защитить ни от каких-либо других механизмов радиационного отравления , ни обеспечить какую-либо степень защиты от грязных бомб , производящих радионуклиды, отличные от йода.
Йодида калия в йодированной соли недостаточно для этого применения. [26] Вероятно, смертельная доза соли (более килограмма [27] ) будет равна количеству йодида калия в одной таблетке. [28]
Всемирная организация здравоохранения не рекомендует профилактику КИ для взрослых старше 40 лет, за исключением случаев, когда ожидается, что доза облучения от вдыхаемого радиоактивного йода будет угрожать функции щитовидной железы, поскольку побочные эффекты КИ усиливаются с возрастом и могут превышать защитные эффекты КИ; «...если дозы на щитовидную железу при вдыхании не поднимутся до уровня, угрожающего функции щитовидной железы, то есть порядка 5 Гр . Такие дозы радиации не возникнут далеко от места аварии». [22]
Два года спустя Министерство здравоохранения и социальных служб США вновь заявило об этом: «Корректировка дозы KI (йодида калия) в сторону понижения в зависимости от возрастной группы, исходя из соображений размера тела, соответствует принципу минимальной эффективной дозы. Рекомендуемая стандартная (дневная) доза KI для всех детей школьного возраста одинаков (65 мг), однако подростки, приближающиеся к взрослому размеру (т.е. >70 кг [154 фунта]), должны получать полную взрослую дозу (130 мг) для максимального блокирования поступления радиоактивного йода в щитовидную железу. В идеале новорожденные должны получать самую низкую дозу (16 мг) KI». [29]
Есть основания для осторожности при назначении внутрь высоких доз йодида и йодата калия, поскольку их ненужное применение может вызвать такие состояния, как феномен Йода-Базедова , спровоцировать и/или усугубить гипертиреоз и гипотиреоз , а затем вызвать временное или даже постоянное нарушение функции щитовидной железы. условия.
Он также может вызвать сиаладенит (воспаление слюнной железы), желудочно-кишечные расстройства и сыпь.
Йодид калия также не рекомендуется людям с герпетиформным дерматитом и гипокомплементемическим васкулитом – состояниями, которые связаны с риском чувствительности к йоду. [30]
Были некоторые сообщения о том, что лечение йодидом калия вызывает отек околоушной железы (одной из трех желез , выделяющих слюну ) из-за его стимулирующего воздействия на выработку слюны. [31]
Насыщенный раствор KI (SSKI ) обычно вводят внутрь взрослыми дозами несколько раз в день (5 капель SSKI считаются равными 1/3 мл) для блокады щитовидной железы (чтобы предотвратить выведение щитовидной железой гормона щитовидной железы), а иногда эта доза применяют также при применении йодида в качестве отхаркивающего средства (общая доза составляет около одного грамма КИ в сутки для взрослого человека). Дозы антирадиойода, используемые для131
я
Блокада всасывания ниже и варьируется от 100 мг в день для взрослых до меньшей дозы для детей (см. таблицу). Все эти дозы следует сравнивать с гораздо меньшей дозой йода, необходимой при нормальном питании, которая составляет всего 150 мкг в день (150 микрограммов, а не миллиграммов).
В максимальных дозах, а иногда и в гораздо более низких дозах, побочные эффекты йодида, применяемого по медицинским показаниям в дозах, в 1000 раз превышающих нормальную пищевую потребность, могут включать: прыщи, потерю аппетита или расстройство желудка (особенно в течение первых нескольких дней). по мере того, как организм адаптируется к препарату). Более серьезные побочные эффекты , требующие уведомления врача: лихорадка, слабость, необычная усталость, отек шеи или горла, язвы во рту , кожная сыпь , тошнота, рвота, боли в животе, нерегулярное сердцебиение, [ нужна ссылка ] онемение или покалывание рук или ног, металлический привкус во рту. [32] [ нужна ссылка ]
В случае выброса радиоактивного йода прием профилактического йодида калия, если таковой имеется, или даже йодата будет по праву иметь приоритет над приемом перхлората и станет первой линией защиты населения от выброса радиоактивного йода. Однако в случае выброса радиоактивного йода, слишком массового и широко распространенного, чтобы его можно было контролировать с помощью ограниченных запасов йодидных и йодатных профилактических препаратов, добавление ионов перхлората в систему водоснабжения или распространение перхлоратных таблеток послужит дешевым и эффективным средством. , вторая линия защиты от канцерогенного бионакопления радиоактивного йода.
Прием препаратов, вызывающих зоб, так же, как и йодид калия, также не лишен опасностей, таких как гипотиреоз . Однако во всех этих случаях, несмотря на риски, профилактические преимущества применения йодида, йодата или перхлората перевешивают серьезный риск развития рака в результате 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 химического вещества в пленочной фотографии. KI входит в состав некоторых дезинфицирующих средств и химикатов для ухода за волосами. KI также используется в качестве агента тушения флуоресценции в биомедицинских исследованиях, где используется преимущество столкновения флуоресцентных веществ с помощью иодид-иона. Однако для некоторых флуорофоров добавление KI в концентрациях мкМ-мМ приводит к увеличению интенсивности флуоресценции, а йодид действует как усилитель флуоресценции. [33]
Йодид калия входит в состав электролита сенсибилизированных красителем солнечных элементов (DSSC) наряду с йодом.
Йодид калия находит свое наиболее важное применение в органическом синтезе, главным образом, при получении арилйодидов по реакции Зандмейера , исходя из 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 представляет собой ионное соединение , состоящее из следующих ионов : K + I − . Кристаллизуется в структуре хлорида натрия . Его производят в промышленных масштабах путем обработки КОН йодом. [34]
Это белая соль , которая является наиболее коммерчески значимым соединением йодида: в 1985 году было произведено около 37 000 тонн. Она хуже поглощает 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 . [34]
Поскольку йодид- ион является мягким восстановителем , I − легко окисляется до йода ( I 2 ) сильными окислителями , такими как хлор :
Эта реакция используется для выделения йода из природных источников. Воздух окисляет йодид, о чем свидетельствует обнаружение пурпурного экстракта при промывке состаренных образцов KI дихлорметаном . Иодоводородная кислота (HI) , образующаяся в кислых условиях, является более сильным восстановителем. [35] [36] [37]
Как и другие йодистые соли, KI образует трийодид ( I−3) в сочетании с элементарным йодом .
В отличие от меня 2 , я−3соли могут быть хорошо растворимы в воде. Благодаря этой реакции йод используется при окислительно-восстановительном титровании . Водный раствор КИ 3 , « раствор Люголя », применяется как дезинфицирующее средство и как травитель для золотых поверхностей.
Йодид калия и нитрат серебра используются для получения йодида серебра (I) , который используется для изготовления высокоскоростной фотопленки и для засева облаков :
КИ служит источником йодида в органическом синтезе . Полезное применение - получение арилйодидов из солей арендиазония . [38] [39]
KI, действуя как источник йодида, может также действовать как нуклеофильный катализатор алкилирования алкилхлоридов , бромидов или мезилатов .
Йодид калия использовался в медицине по крайней мере с 1820 года. [11] Некоторые из самых ранних применений включали лечение сифилиса , [11] отравления свинцом и ртутью .
Значение йодида калия (KI) как радиационно-защитного (блокирующего щитовидную железу) агента было продемонстрировано после катастрофы на Чернобыльской атомной реакторе в апреле 1986 года. Насыщенный раствор йодида калия (SSKI) вводили 10,5 миллионам детей и 7 миллионам взрослых в Польше [29] ] [40] в качестве профилактической меры против накопления радиоактивных131
я
в щитовидной железе.
Сообщения расходятся относительно того, получали ли добавку люди в районах, непосредственно прилегающих к Чернобылю. [41] [19] Однако Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) сообщила: «Тысячи измерений активности I-131 (радиоактивного йода)... позволяют предположить, что наблюдаемые уровни были ниже, чем можно было бы ожидать, если бы эта профилактическая мера не была принята». Применению КИ... было приписано допустимое содержание йода у 97% протестированных эвакуированных". [19]
С течением времени у людей, живущих в облученных районах, где КИ был недоступен, развился рак щитовидной железы на уровне эпидемии, поэтому Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) сообщило: «Данные ясно демонстрируют риски радиации щитовидной железы... KI можно использовать, чтобы обеспечить безопасную и эффективную защиту от рака щитовидной железы, вызванного облучением». [42]
Чернобыль также продемонстрировал, что необходимость защиты щитовидной железы от радиации оказалась сильнее, чем ожидалось. Через десять лет после аварии стало ясно, что повреждение щитовидной железы, вызванное выбросом радиоактивного йода, было практически единственным неблагоприятным воздействием на здоровье, которое 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 заболеваемости другими видами рака, включая лейкемию, среди... населения, которые были бы отнесены на счет освобождает от аварии». [43]
Но не менее важным для вопроса КИ является тот факт, что выбросы радиоактивности не являются «локальными» событиями. Исследователи Всемирной организации здравоохранения точно определили местонахождение и подсчитали жителей, больных 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 радиоактивных йод может возникнуть за сотни километров от места происшествия, за пределами зон планирования действий в чрезвычайных ситуациях». [22] Следовательно, от радиации пострадало гораздо больше людей, чем ожидалось, что заставило Организацию Объединенных Наций сообщить в 2002 году, что «число людей с раком щитовидной железы... превзошло ожидания. Уже зарегистрировано более 11 000 случаев». [44]
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 Соединённые Штаты взорвали над этими двумя городами атомные бомбы . Выжившие после атомных бомбардировок, также известные как хибакуша , имеют заметно высокий уровень заболеваний щитовидной железы; Исследование 2006 года, в котором приняли участие 4091 хибакуша, показало, что почти у половины участников (1833; 44,8%) было выявленное заболевание щитовидной железы. [45]
В редакционной статье в «Журнале Американской медицинской ассоциации», посвященной заболеваниям щитовидной железы как у хибакуся , так и у тех, кто пострадал от чернобыльской катастрофы, сообщается, что «прямая линия адекватно описывает взаимосвязь между дозой радиации и заболеваемостью раком щитовидной железы» и говорится, что «примечательно, что биологический эффект от единственного кратковременного воздействия окружающей среды почти 60 лет назад все еще присутствует и может быть обнаружен». [46]
Развитие рака щитовидной железы среди жителей северной части Тихого океана в результате радиоактивных осадков после испытаний ядерного оружия в Соединённых Штатах в 1950-х годах (на островах, находящихся почти в 200 милях с подветренной стороны от испытаний) сыграло важную роль в решении FDA в 1978 году подать запрос на наличие КИ для защиты щитовидной железы в случае выброса с коммерческой атомной электростанции или ядерного инцидента, связанного с оружием. Отмечая, что эффективность KI была «практически полной», и обнаружив, что йод в форме KI существенно превосходит другие формы, включая йодат (KIO 3 ) , с точки зрения безопасности, эффективности, отсутствия побочных эффектов и скорости начала действия, FDA предложило производители подавать заявки на производство и продажу КИ. [47]
16 марта 2011 года сообщалось, что таблетки йодида калия были профилактически выданы членам летного экипажа ВМС США, летавшим в пределах 70 морских миль от АЭС Фукусима-дайити, поврежденной в результате землетрясения (магнитудой 8,9/9,0) и последовавшего за ним цунами 11 марта 2011 года. Эти меры были расценены как меры предосторожности, и Пентагон заявил, что ни у одной армии США не было обнаружено признаков радиационного отравления. К 20 марта ВМС США проинструктировали персонал, приближающийся к реактору на расстояние менее 100 миль, принять таблетки. [48]
В Нидерландах центральный склад йодных таблеток расположен в Зутермере , недалеко от Гааги . В 2017 году правительство Нидерландов раздало таблетки сотням тысяч жителей, которые жили на определенном расстоянии от атомных электростанций и соответствовали некоторым другим критериям. [49] [50]
К 2020 году таблетки йодида калия станут бесплатными для всех жителей во всех аптеках по всей стране. [51]
Три компании (Anbex, Inc., Fleming Co и шведская Recipharm ) выполнили строгие требования FDA к производству и тестированию KI и предлагают продукты (IOSAT, ThyroShield и ThyroSafe, [52] соответственно), доступные для покупка. В 2012 году компания Fleming Co. продала все свои права на продукцию и производственные мощности другим компаниям и больше не существует. ThyroShield в настоящее время не производится.
Таблетки йодида калия поставляются для экстренных целей, связанных с блокадой поступления радиоактивного йода, распространенной формы радиационного отравления , возникающего из-за загрязнения окружающей среды короткоживущими продуктами деления.131
я
. [53] Йодид калия также можно назначать фармацевтически при синдроме щитовидной железы .
По причинам, указанным выше, терапевтические капли SSKI или таблетки KI по 130 мг, используемые при авариях ядерного деления, не используются в качестве пищевых добавок, поскольку капли SSKI или таблетки для экстренной ядерной ситуации обеспечивают в 300–700 раз больше йода, чем ежедневный взрослый человек. потребность в питании. Специальные пищевые таблетки йодида, содержащие 0,15 мг (150 микрограмм (мкг)) йодида из KI или из различных других источников (например, экстракт бурых водорослей), продаются как добавки, но их не следует путать с препаратами с гораздо более высокими фармацевтическими дозами.
Йодид калия можно легко приготовить в виде насыщенного раствора, сокращенно SSKI. Этот метод доставки йодида калия не требует метода взвешивания йодида калия, что позволяет использовать его в чрезвычайной ситуации. Кристаллы KI просто добавляют 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 растворим в воде, поэтому SSKI является концентрированным источником KI. При 20 градусах Цельсия растворимость КИ составляет 140-148 грамм на 100 грамм воды. [54] Поскольку объемы KI и воды примерно аддитивны, полученный раствор SSKI будет содержать около 1,00 грамма (1000 мг) KI на миллилитр (мл) раствора. Это 100% вес/объем (обратите внимание на единицы массовой концентрации ) KI (один грамм KI на мл раствора), что возможно, поскольку SSKI значительно более плотная, чем чистая вода — около 1,67 г/мл. [55] Поскольку KI составляет около 76,4% йодида по весу, SSKI содержит около 764 мг йодида на мл. Эта концентрация йодида позволяет рассчитать дозу йодида на каплю, если известно количество капель на миллилитр. Для SSKI, раствора более вязкого, чем вода, предполагается, что его содержание составляет 15 капель на мл; поэтому доза йода составляет примерно 51 мг на каплю. Ее условно округляют до 50 мг на каплю.
Термин SSKI также используется, особенно фармацевтами, для обозначения формулы предварительно приготовленного раствора USP, полученного путем добавления KI к воде для приготовления раствора, содержащего 1000 мг KI на мл раствора (100% раствор KI по массе/объему), чтобы близко приближается к концентрации SSKI, полученной при насыщении. По сути, он взаимозаменяем с SSKI, полученным путем насыщения, и также содержит около 50 мг йодида на каплю.