Введение

Ионное соединение (KI)

Йодид калия — химическое соединение, лекарственное средство и диетическая добавка. Он используется в качестве добавки людьми с недостаточным потреблением йода с пищей. Распространенные побочные эффекты включают рвоту, диарею, боль в животе, сыпь и отек слюнных желез. В промышленности его получают путем смешивания гидроксида калия с йодом. Йодид калия используется в медицине как минимум с 1820 года. Он входит в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения. Йодид калия доступен как дженерик и без рецепта. Йодид калия также используется для йодирования соли.

Диетическая добавка

Йодид калия является пищевой добавкой в кормах для животных и также в питании человека. У людей это наиболее распространенное вещество, используемое для "йодирования" поваренной соли (мероприятие в области общественного здравоохранения, направленное на профилактику дефицита йода в популяциях с низким потреблением морепродуктов). Окисление йодида приводит к постепенной потере содержания йода в йодированной соли при контакте с воздухом. Соль йодида щелочного металла со временем и под воздействием избыточного кислорода и углекислого газа медленно окисляется до карбоната металла и элементарного йода, который затем испаряется. Йодат калия (KIO3) используется для йодирования некоторых солей, чтобы предотвратить потерю йода в результате окисления. Декстрозу или тиосульфат натрия часто добавляют в йодированную поваренную соль для стабилизации йодида калия, тем самым снижая потери этого летучего вещества.

Защита щитовидной железы

Блокада поглощения йода щитовидной железой йодидом калия используется в сцинтиграфии ядерной медицины и терапии некоторыми радиоиодированными соединениями, не нацеленными на щитовидную железу, такими как иобенгуан (MIBG), применяемый для визуализации или лечения опухолей нейронной ткани, или йодированный фибриноген, используемый в сканировании фибриногена для исследования свертываемости крови. Эти соединения содержат йод, но не в форме йодида. Поскольку они могут в конечном итоге метаболизироваться или распадаться до радиоактивного йодида, обычно вводят нерадиоактивный йодид калия, чтобы предотвратить захват йодида из этих радиофармпрепаратов щитовидной железой, обладающей естественным сродством к йодиду. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) предоставляет рекомендации по применению йодида калия после ядерного инцидента. Дозировка йодида калия зависит от возраста: новорожденным (<1 месяц) требуется 16 мг/сутки; детям от 1 месяца до 3 лет – 32 мг/сутки; детям от 3 до 12 лет – 65 мг/сутки; и лицам старше 12 лет и взрослым – 130 мг/сутки. Такая же дозировка рекомендована Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Обычно однократной суточной дозы достаточно для 24-часовой защиты. Не все источники согласны относительно необходимой продолжительности блокады щитовидной железы, однако достигнуто согласие относительно необходимости блокады как при сцинтиграфических, так и при терапевтических применениях иобенгуана. Коммерчески доступный иобенгуан мечен йодом-123, и в инструкции к препарату рекомендуется вводить йодид калия за 1 час до введения радиофармпрепарата для всех возрастных групп, в то время как Европейская ассоциация ядерной медицины рекомендует (для иобенгуана, меченного любым изотопом), начинать введение йодида калия за день до введения радиофармпрепарата и продолжать до дня, следующего за инъекцией, за исключением новорожденных, которым не требуется введение йодида калия после инъекции радиофармпрепарата. В инструкции к диагностическому иобенгуану, меченному йодом-131, рекомендуется вводить йодид калия за день до инъекции и продолжать в течение 5–7 дней после введения, что соответствует значительно более длительному периоду полураспада этого изотопа и его большей опасности для щитовидной железы. Иобенгуан-131, используемый в терапевтических целях, требует иной продолжительности премедикации, начиная за 24–48 часов до инъекции и продолжая в течение 10–15 дней после инъекции.

Побочные эффекты

При назначении высоких доз йодида калия и йодата следует проявлять осторожность, поскольку их ненужное использование может вызвать такие состояния, как феномен Jod Basedow, спровоцировать и/или усугубить гипертиреоз и гипотиреоз, а затем привести к временным или даже постоянным заболеваниям щитовидной железы. Это также может вызвать сиаладенит (воспаление слюнных желез), расстройства желудочно-кишечного тракта и сыпь. Йодид калия также не рекомендуется людям с герпетическим дерматитом и гипокомплементемическим васкулитом – состояниями, связанными с риском чувствительности к йоду. Имеются сообщения о том, что лечение йодидом калия вызывает отек околоушной железы (одной из трех слюнных желез) из-за его стимулирующего воздействия на выработку слюны. Насыщенный раствор йодида калия (SSKI) обычно вводят перорально в дозах для взрослых несколько раз в день (5 капель SSKI, что эквивалентно примерно 1/3 мл) для блокады щитовидной железы (для предотвращения выделения гормонов щитовидной железы) и иногда эту же дозу используют, когда йодид применяется в качестве отхаркивающего средства (общая доза составляет около одного грамма йодида калия в день для взрослого). Дозы антирадиойода, используемые для блокирования поглощения йода-131, ниже и варьируются от 100 мг в день для взрослых до меньших доз для детей (см. таблицу). Все эти дозы следует сопоставлять с гораздо меньшей дозой йода, необходимой для нормального питания, которая составляет всего 150 мкг в день (150 микрограмм, а не миллиграмм). При максимальных дозах, а иногда и при гораздо более низких, побочные эффекты йодида, используемого в медицинских целях в дозах, в 1000 раз превышающих нормальную потребность в питании, могут включать: акне, потерю аппетита или расстройство желудка (особенно в первые несколько дней, пока организм адаптируется к препарату). Более серьезные побочные эффекты, о которых следует сообщить врачу, включают: лихорадку, слабость, необычную усталость, отек шеи или горла, язвы во рту, кожную сыпь, тошноту, рвоту, боли в животе, нерегулярное сердцебиение, онемение или покалывание в руках или ногах, или металлический привкус во рту. В случае выброса радиоиода прием профилактического йодида калия, если он доступен, или даже йодата, должен быть приоритетным по сравнению с введением перхлората и станет первой линией защиты населения от выброса радиоиода. Однако, в случае слишком масштабного и широко распространенного выброса радиоиода, который не может быть контролирован ограниченными запасами профилактических препаратов йодида и йодата, добавление ионов перхлората в водоснабжение или распространение таблеток перхлората послужит дешевой и эффективной второй линией защиты от канцерогенной аккумуляции радиоиода. Прием гоитрогенных препаратов, как и йодида калия, также не лишен опасностей, таких как гипотиреоз. Однако во всех этих случаях, несмотря на риски, преимущества профилактического вмешательства с помощью йодида, йодата или перхлората перевешивают серьезный риск развития рака из-за аккумуляции радиоиода в регионах, где радиоиод достаточно загрязнил окружающую среду.

Промышленное использование

КИ используется с нитратом серебра для получения йодида серебра (AgI) – важного химического вещества в фотоплёнке. КИ входит в состав некоторых дезинфицирующих средств и химикатов для ухода за волосами. КИ также применяется как агент для тушения флуоресценции в биомедицинских исследованиях, что основано на коллизионном тушении флуоресцирующих веществ иодид-ионами. Однако, для некоторых флюорофоров добавление КИ в микромолярных и миллимолярных концентрациях приводит к увеличению интенсивности флуоресценции, и йодид выступает в роли усилителя флуоресценции. Йодид калия является компонентом электролита в краситель-сенсибилизированных солнечных элементах (DSSC) вместе с йодом. Наиболее важное применение йодида калия – в органическом синтезе, главным образом при получении арилйодидов в реакции Зандмейера из ариламинов. Арилйодиды, в свою очередь, используются для присоединения арильных групп к другим органическим соединениям посредством нуклеофильного замещения, где ион йодида выступает в качестве уходящей группы.

Органическая химия

КИ служит источником иодида в органическом синтезе. Полезное применение – в получении арилиодидов из солей диазония аренов. КИ, выступая в качестве источника иодида, также может действовать как нуклеофильный катализатор при алкилировании алкилхлоридов, бромидов или мезилатов.

История

Йодид калия используется в медицине как минимум с 1820 года в качестве профилактической меры против накопления радиоактивного йода-131 в щитовидной железе. Сообщения о том, получали ли люди, находившиеся в непосредственной близости от самой Чернобыля, этот препарат, расходятся. Чернобыль также показал, что необходимость защиты щитовидной железы от радиации оказалась больше, чем предполагалось. В течение десяти лет после аварии стало очевидно, что повреждение щитовидной железы, вызванное выбросом радиоактивного йода, было практически единственным негативным последствием для здоровья, которое можно было зафиксировать. Как сообщает NRC, исследования, проведенные после аварии, показали, что "по состоянию на 1996 год, за исключением рака щитовидной железы, не было подтверждено увеличения заболеваемости другими видами рака, включая лейкемию, среди населения, связанного с выбросами в результате аварии". Однако не менее важным для вопроса применения йодида калия является тот факт, что выбросы радиоактивности – это не "локальные" явления. Исследователи Всемирной организации здравоохранения точно определили местонахождение и подсчитали число жителей, заболевших раком в связи с Чернобыльской аварией, и были удивлены, обнаружив, что "увеличение заболеваемости [раком щитовидной железы] было задокументировано на расстоянии до 500 км от места аварии, а значительные дозы радиоактивного йода могут возникать на сотнях километров от места аварии, за пределами зон аварийного планирования".

Хиросима и Нагасаки

Чернобыльские данные соответствовали результатам исследований последствий предыдущих выбросов радиоактивности. В 1945 году сотни тысяч людей, работавших и проживавших в японских городах Хиросима и Нагасаки, подверглись воздействию высоких доз радиации после атомных бомбардировок, осуществленных Соединенными Штатами. Среди выживших после атомных бомбардировок, также известных как хибакуша, отмечается значительно повышенная заболеваемость щитовидной железы; исследование 2006 года, охватившее 4091 хибакуша, выявило, что почти половина участников (1833; 44,8%) имели диагностированное заболевание щитовидной железы. В редакционной статье журнала The Journal of the American Medical Association, посвященной заболеваниям щитовидной железы у хибакуша и пострадавших от Чернобыльской катастрофы, отмечается, что "[п]рямая линия адекватно описывает зависимость между дозой облучения и частотой возникновения рака щитовидной железы" и утверждается, что "поразительно, что биологический эффект от однократного кратковременного воздействия на окружающую среду, произошедшего почти 60 лет назад, все еще сохраняется и может быть обнаружен".

Испытания ядерного оружия

Развитие рака щитовидной железы среди жителей Северной части Тихого океана в результате радиоактивных выпадений после ядерных испытаний, проведенных Соединенными Штатами в 1950-х годах (на островах, расположенных на расстоянии почти в 320 километров по направлению ветра от мест испытаний), стало решающим фактором в принятии FDA в 1978 году решения о запросе на обеспечение доступности йодида калия (КИ) для защиты щитовидной железы в случае выброса радиоактивных веществ с коммерческой атомной электростанции или в результате ядерного инцидента, связанного с оружием. Отметив, что эффективность КИ "практически полная", и установив, что йод в форме КИ значительно превосходит другие формы, включая йодат калия (KIO3), по критериям безопасности, эффективности, отсутствия побочных эффектов и скорости наступления эффекта, FDA предложила производителям подавать заявки на производство и реализацию КИ.

Фукусима

16 марта 2011 года сообщалось, что таблетки йодида калия были профилактически выданы лётным экипажам ВМС США, выполняющим полёты 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. Данные меры рассматривались как предосторожность, и Пентагон заявил, что у военнослужащих США не было выявлено признаков радиационного отравления. К 20 марта ВМС США дали указание личному составу, приближающемуся к реактору на расстояние до 100 миль, принимать таблетки.

Нидерланды

В Нидерландах центральное хранилище таблеток йода расположено в Зотермеере, недалеко от Гааги. В 2017 году правительство Нидерландов распространило таблетки среди сотен тысяч жителей, проживавших на определенном расстоянии от атомных электростанций и отвечавших другим критериям.

Бельгия

К 2020 году таблетки йодида калия стали доступны бесплатно для всех жителей во всех аптеках по всей стране.

Формулировки

Три компании (Anbex, Inc., Fleming Co и Recipharm из Швеции) соответствуют строгим требованиям FDA к производству и тестированию йодида калия (КИ), и предлагают продукты (IOSAT, ThyroShield и ThyroSafe, соответственно), доступные для покупки. В 2012 году компания Fleming Co. продала все права на свою продукцию и производственные мощности другим компаниям и прекратила свое существование. В настоящее время ThyroShield не производится. Таблетки йодида калия предназначены для экстренного применения при блокировании поглощения радиоактивного йода, распространенной форме лучевой болезни, вызванной загрязнением окружающей среды кратковременно существующим продуктом деления йодом-131. Йодид калия также может применяться фармацевтически при тиреотоксическом кризе. По причинам, указанным выше, терапевтические капли раствора йодида калия насыщенной концентрации (SSKI) или таблетки КИ по 130 мг, используемые при ядерных авариях, не применяются в качестве пищевых добавок, поскольку одна капля SSKI или таблетка для экстренных ситуаций содержит в 300–700 раз больше йода, чем суточная потребность взрослого человека в питании. Специальные таблетки йодида, содержащие 0,15 мг (150 микрограмм (мкг)) йодида из КИ или других источников (например, экстракта ламинарии), продаются как добавки, но их не следует путать с фармацевтическими препаратами с гораздо более высокой дозировкой. Йодид калия удобно готовить в виде насыщенного раствора, обозначаемого как SSKI. Этот способ введения йодида калия не требует точного взвешивания, что позволяет использовать его в экстренных ситуациях. Кристаллы КИ просто добавляют в воду до тех пор, пока они не перестанут растворяться и не осядут на дно. При использовании чистой воды концентрация КИ в растворе зависит только от температуры. Йодид калия хорошо растворим в воде, поэтому SSKI является концентрированным источником КИ. При 20 °C растворимость КИ составляет 140–148 граммов на 100 граммов воды. Поскольку объемы КИ и воды приблизительно складываются, полученный раствор SSKI содержит около 1,00 грамма (1000 мг) КИ на миллилитр (мл) раствора. Это 100% по массе/объему (учитывайте единицы измерения концентрации массы) КИ (один грамм КИ на мл раствора), что возможно благодаря значительно большей плотности SSKI по сравнению с чистой водой – около 1,67 г/мл. Поскольку КИ содержит около 76,4% йодида по массе, SSKI содержит около 764 мг йодида на мл. Эта концентрация йодида позволяет рассчитать дозу йодида в одной капле, зная количество капель в миллилитре. Для SSKI, раствора более вязкого, чем вода, принято считать, что в 1 мл содержится 15 капель; следовательно, доза йодида составляет примерно 51 мг на каплю, что обычно округляется до 50 мг на каплю. Термин SSKI также используется, особенно фармацевтами, для обозначения готового раствора по фармакопее США (U.S.P.), приготовленного путем добавления КИ в воду для получения раствора, содержащего 1000 мг КИ на мл раствора (100% раствор КИ по массе/объему), чтобы приблизиться к концентрации SSKI, полученного насыщением. По сути, эти два раствора взаимозаменяемы и содержат около 50 мг йодида в капле. Насыщенные растворы йодида калия могут использоваться для экстренного лечения гипертиреоза (так называемого тиреотоксического криза), поскольку высокие дозы йодида временно подавляют секрецию тироксина щитовидной железой. Обычно доза начинается с ударной дозы, затем 1/3 мл SSKI (5 капель или 250 мг йода в виде йодида) три раза в день. Растворы йодида, приготовленные путем добавления нескольких капель SSKI в напитки, также используются в качестве отхаркивающих средств для увеличения содержания воды в респираторных выделениях и облегчения эффективного кашля. SSKI предлагался в качестве местного средства для лечения споротрихоза, но не проводились клинические испытания для определения его эффективности или побочных эффектов. Йодид калия используется для симптоматического лечения пациентов с узловатой эритемой при стойких поражениях неясной этиологии, в том числе при эритеме узловой, связанной с болезнью Крона. Из-за высокого содержания калия SSKI имеет очень горький вкус, поэтому, по возможности, его вводят в кубике сахара или небольшом шарике хлеба. Его также можно смешивать с большими объемами соков. Ни таблетки SSKI, ни таблетки КИ не являются пищевыми добавками, поскольку суточная потребность в йоде составляет всего 150 микрограммов (0,15 мг) йодида. Таким образом, одна капля SSKI обеспечивает 50/0,15 = 333-кратную суточную потребность в йоде, а стандартная таблетка КИ – вдвое больше.