Химия навсегда. О гороховом супе, опасности утреннего кофе и пробе мистера Марша - Ларс Орстрём

У этих молекул обычно есть небольшое отверстие (см. рисунок 45), позволяющее молекуле воды в биологических жидкостях соединиться с ионом гадолиния и быстро «раскрутиться» или, как мы выражаемся, релаксировать, чтобы снова быть готовой к следующему радиоимпульсу.

В редких случаях с некоторыми контрастными веществами возникают проблемы, но в целом это вполне безопасная процедура. Органические молекулы связывают ион гадолиния, используя принцип, известный как хелатный эффект – еще одно слово греческого происхождения[269], означающее «клешня». Эти полидентатные лиганды – молекулы того же типа, что и противоядия, которые применяют в случае отравления металлами. Похоже, авторы сценариев для телесериалов обладают безграничным воображением, когда доходит до того, чтобы заставить героев вдохнуть, выпить, съесть или ввести себе инъекцию не особо полезных для здоровья ионов металла, а затем, когда врач в этой серии наконец разгадывает медицинскую загадку, он или она торжествующе велит назначить пациенту хелатную терапию. Эта терапия подразумевает прием «пустых» полидентатных лигандов, которые, проходя сквозь органы, с жадностью хватают своими клешнями (или зубами) ионы любых встречающихся на их пути тяжелых металлов и безопасно выводят их из организма.

Рисунок 45. В контрастных агентах на основе гадолиния, таких как этот, ион металла в центре почти полностью окружен большой органической молекулой (слева); в ней есть лишь небольшое отверстие (показано светло-серым цветом), чтобы молекула воды из биологической жидкости могла войти с ним в тесный контакт и релаксировать (то есть вернуться из возбужденного состояния), как показано справа.

Каждый год в мире проводится около 600 миллионов процедур МРТ, многие из них выполняются на мозге при помощи контрастных агентов. У меня нет доступа к личным данным кавалерственной дамы Элизабет Тейлор или мисс Фредрикссон, но, насколько я разбираюсь в новейших медицинских процедурах, обе они должны были проходить МРТ с одним из многочисленных веществ на основе гадолиния, разработанных для этой цели[270]. Опухоль Тейлор оказалась доброкачественной, и она прожила еще 14 лет, умерев в 2011 году в возрасте 79 лет, но что касается Фредрикссон, то, насколько мне известно, операция на мозге, проведенная после анализа методом МРТ, в самом деле спасла ей жизнь[271].

Некоторым из вас, возможно, знакомы элементы группы лантаноидов (или лантанидов – химики никак не могут прийти к согласию в отношении этого термина, хотя ИЮПАК одобрил первый вариант), в которой находится гадолиний – один из редкоземельных элементов, РЗЭ. Название намекает, что вскоре у нас могут возникнуть проблемы с производством их соединений, но в данном случае «редкий» скорее следует понимать как «исключительный», поскольку даже наименее распространенные из этих элементов, лютеций и тулий, все равно встречаются в 200 раз чаще, чем золото. Случившийся в 2010–2011 гг. кризис РЗЭ, во время которого Китай на короткое время прекратил их экспорт, в большей степени был связан с закрытием китайских шахт и нежеланием заниматься геологоразведкой и открытием новых шахт в других странах – ведь эти элементы действительно встречаются по всей планете, а не только в Китае[272].

Поскольку разработка полезных ископаемых всерьез ведется еще со времен Белоснежки и семи гномов, а то и дольше, мы воспринимаем ее как нечто само собой разумеющееся и ассоциируем с динамитом, мощными бурильными установками и храбрыми мужчинами в защитных касках с фонарями. Все это верно, и я не хотел бы преуменьшать тяжесть и опасности шахтерского труда во всем мире, однако самая сложная часть технологического цикла зачастую находится над, а не под землей. Мы не только можем описать шахту как глубокое отверстие в земле, над которым стоит химический завод; для каждого элемента, который нам необходимо извлечь – и в зависимости от конкретного химического состава тех веществ, которые мы поднимаем из недр земли, – завод должен иметь специальное оборудование. К этому добавляются сложные экологические и юридические проблемы, которые почти всегда связаны с запуском новой шахты. Поэтому производство редкоземельных элементов нельзя начать одним махом. Например, после старта серьезных геологоразведочных работ в 2009 году в уже существующей, но закрытой экспериментальной шахте неподалеку от сонного провинциального шведского городка Гренна, знаменитого своими мятными карамельными палочками[273], должно пройти как минимум еще 7 лет, прежде чем проектируемая шахта начнет производство и, помимо других редкоземельных элементов и циркония, будет ежегодно добывать 100–160 тонн концентрата гадолиния[274].