Категориально-системная методология в визуализации изучения токсичности на примере глиоксаля

Десятилетиями сохраняется значительный интерес общества к проблеме изучения токсичности дезинфицирующих средств. В системе ветеринарно-санитарных мероприятий, направленных на профилактику и ликвидацию заболеваний, ведущее место отводится дезинфицирующим средствам, обладающим широким спектром противомикроб-ной активности, более выраженной экологической и антикоррозионной безопасностью .

Современный покупатель предъявляет принципиально новые требования к экологическому качеству продукции, выпускаемой на предприятиях пищевой промышленности. В настоящее время на территории Российской Федерации зарегистрировано и разрешено к применению более тысячи дезинфицирующих средств. Современные дезинфицирующие средства разрабатываются на основе эмпирического подхода и зачастую не удовлетворяют требованиям международного и национального стандарта качества. Это связано с тем, что без владения современными методическими комплексами планирования и управления невозможно разработать доступное и качественное новое дезинфицирующие средство.

Предметом изучения является активно действующее органическое соединение C 2 H 2 O 2 (глиоксаль, этандиаль, диформиль, щавелевый альдегид) – простейший представитель класса бифункциональных органических соединений – ему присущи все основные свойства диальдегидов. Существует глиоксаль в трех физических состояниях: твердом, жидком, газообразном, имеет запах формальдегида. Глиоксаль легко взаимодействует с различными классами органических соединений, в этой связи глиоксаль просто переходит в любые соединения с более сложными кислотами, аминами, амидами и другими веществами. Глиоксаль обладает высокой активностью и широким спектром противомикробного действия с низкой агрессивностью в отношении конструктивных материалов. Как компонент глиоксаль используется в выпуске различных фармацевтических соединений, синтетических смол, лакокрасочных материалов, различных пластмасс. Глиоксаль широко применяется в промышленности (текстильной, бумажной, кожевенной и др.) [2; 4].

Данные по токсикологической характеристике глиоксаля отражены в научной литературе недостаточно, но установлено, что глиоксаль относится к третьему классу опасности (ГОСТ 12.1.007–76 ССБТ), вещество умеренно опасное, вызывает раздражение дыхательных путей, кожных покровов и органов зрения [4].

Категориально-системная методология (КСМ) – это инструмент системной визуализации познавательного процесса построения теоретических, практических, эмпирических и априорных процедур деятельности, способствующих созданию, изучению, осмыслению классов знаний, этапов, факторов и прогнозированию ожидаемого результата исследования, реализующегося в виде различных интеллектуальных схем [6].

Для восприятия, осмысления и переработки материала необходимо выделять предметные области, закономерности, связи, структурировать информацию инструментами КСМ (по В.И. Разумову) при помощи различных схем, что позволяет наиболее глубоко и качественно проникнуть в категории и категориальные конструкции изучения методов исследования. Визуальный процесс рассуждения играет важную роль в формировании опыта для проведения экспериментального изучения. Каждая блок-схема представляет особую область восприятия, в данном случае изучения токсичности дезинфицирующих средств на примере глиоксаля. Вопрос о построении критериев категориальных схем очень непростой. Ответ зависит от того, насколько визуальное моделирование облегчает решение исследовательских задач. Как известно, одна и та же система может иметь множество различных вариантов схем и в то же время существовать как единое целое [6; 7].

Цель статьи – использовать КСМ в виде различных визуальных категориальных схем (триада, пентаграмма, гомеостатическая модель, схема противоречия, универсальная схема взаимодействия, компенсационная гомеостатическая модель, крестообразная схема противоречия, схема функциональной системы) в изучении токсичности дезинфекционных средств на примере глиоксаля.

Объекты и методы

Объект исследования – определение алгоритмов экспериментального изучения оценки токсичности и безопасности дезинфекционных средств на примере глиоксаля при помощи КСМ.

Использованы методические руководства 4.2.2643-10.3.5. Дезинфектология. «Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности» (утв. Роспотребнадзором от 01 июня 2010 г.), МУ 1.2.1105-02 «Оценка токсичности и опасности дезинфицирующих средств» (утв. Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации от 10 февраля 2002 г.) [5; 8].

Результаты исследований

Триада – закрытая система в виде сторон треугольника – наиболее часто применяется в категориальных схемах (КС) в связи со своей простотой и доступностью для понимания (рис. 1). Изменение одной из сторон триады приведет к изменению второй или обеих сторон одновременно. Такое представление полезно, поскольку после установления компонентов проекта все стороны могут быть соразмерными. В результате планирования и проведения исследования на токсичность дезинфицирующих средств на примере глиоксаля проект претерпевает значительные изменения. Если изменяем состав числа показателей вершин компонентов (объект, этап и метод, предмет) или сторон (ребер в ориентированном графе) – это время (расписание, конечные сроки), ресурсы (деньги, люди, оборудование), специфика (качество, количество), исходя из нашей геометрической аналогии станет более понятно, что один из компонентов можно будет заменить. При этом необходимо увеличить или уменьшить ресурсы. Это соответствует первоначальному плану, или потребуется выделить больше времени для его целенаправленного осуществления, чтобы в полной мере сохранить все затраченные компоненты. Схема на рис. 1 в концентрированном виде показывает, какие внешние факторы необходимо задействовать для изучения и управления исследованием оценки токсичности дезинфицирующих средств на основе глиоксаля [1 ; 3].

Рис. 1. Триада проектного управления исследованием токсичности глиоксаля

В схеме на рис. 2 представлено наложение цикла управления изучением токсичности глиоксаля на пентаграмму «звездчатый пятиугольник». Проектный цикл управления состоит из пяти стадий, которые циклично повторяются, а шестая стадия – завершение исследования. Первая стадия (1) проекта – начало – охватывает такие компоненты, как планирование, определение целей, доступность и необходимость новых данных, изменение плана, что соотносится со схемой триады (время, ресурсы, специфика). Затем следует вторая стадия (2) – выполнения проекта (пробная, пилотная). На этой стадии завершаются планируемые изменения исследования, а затем выполняются пробные экспериментальные исследования. Усилия будут сосредоточены на исследовании оценки токсичности на лабораторных животных. Третья стадия (3) проекта – мониторинг и отслеживание проведения сравнения с заданными критериями основных этапов проектного цикла управления. Четвертая стадия (4) – отчет, в этот период решается, кому необходимо сообщить о проделанной исследовательской работе, проводится оценка изученных результатов изменений, сделанных во время всего цикла. Следующая пятая стадия (5) – принятие решения, что, в свою очередь, является значимым вопросом распределения анализа и синтеза оценки полученной информации. Если не получены результаты в пятой стадии, цикл снова начинает повторение с первой стадии. Шестая стадия (6) проектного цикла – завершение (закрытие) проекта, выход из проектного цикла, так как воздействие пентаграммы закончено и достигнут поставленный результат всего планируемого изучения. Конечный результат проекта зависит именно от шестой стадии [1; 3; 6].

Рис. 2. Проектный цикл управления изучением токсичности глиоксаля при помощи пентаграммы

Для детального изучения цикла управления применяется развернутая блок-схема гомеостата (рис. 3). На входе в систему (1) планируется разработать интеллектуальный продукт (методические рекомендации). Блоком активизации выступает внедрение в производство (2), а местным регулятором является изучение токсичности глиоксаля (3), который взаимодействует во внутренней системе противоречий. Первым регулятором выступает (4) действие, время, проблема, решение, результат, вторым регулятором (5) - объект, этап, предмет, потребность, мотив. Между двумя регуляторами (4, 5) есть взаимосвязь, направленная на формирование закономерностей внутреннего постоянства гомеостатической модели как целостной системы в решении проблемы. Таким образом, итогом всей интеллектуальной разработки станет выход из системы (6), это будет обусловлено проведением экспериментальных исследований изучения токсичности глиоксаля [3; 6].

Рис. 3. Развернутая гомеостатическая модель цикла формирования и выполнения изучения токсичности глиоксаля

В настоящее время кардинальный признак изучаемой проблемы - наличие противоречия, разделенного на три компонента (изучение, разработка, результат), как видно из рис. 4. Это объясняется соотношением низкой (min) и высокой вероятности (max), где изучение плюс разработка равняется результат (1, 2, 3, 4). Формирование приоритетов проходит медианой между определением и разграничением проблемы и альтернативным и декомпозиционным решением (2). Затем следует разработка (идея, цели, задачи) и, как итог, высшей максимой (акме) цикла должно стать формирование выводов и предложений. Непосредственным результатом тр етьего, завершающего цикла должно выступить испытание эффективности исследования, что находится в прямой зависи -мости между подтверждением концентрации и определением дозы и схемы введения дезинфицирующих средств на основе глиоксаля. Высшим значением исследований должен стать именно качественно проведенный лабораторный и статистический анализ и синтез результатов (3, 4). Схема на рис. 4 позволяет наглядно изучить противоречия и провести более детальную визуализацию всех процессов оценки токсичности глиоксаля [6; 7].

Альтернативные и

max

Лабораторный и статистический анализ.

декомпозиционные

решения

синтез результатов исследования

Формирование выводов и предложений

Наблюдения,

Верификация измерения и оценка алгоритма исследования

Установление

приоритетов для

исследования

Изучение

> Результат глиоксаля

Клинические исследования в результатов исследования

Разработка токсичности натуральных условиях на животных моделях

Доклиническая разработка исследования

Идея, цель, задачи исследования

Испытания эффективности, долгосрочные, краткосрочные исследования

Определение и

разграничение проблемы исследования

Подтверждение концентрации и определение

mm

дозы и схемы

введения

Рис. 4. Противоречие из трех компонентов изучения токсичности глиоксаля

Необходимо отметить, что планирование, описание и выполнение исследования оценки токсичности глиоксаля напрямую зависит от процесса синтеза системы, представленной в виде универсальной схемы взаимодействия (рис. 5). Данная схема, с точки зрения концепции, позволяет изучить токсичность и опасность глиоксаля в течение трех этапов, пройти путь планирования исследования, а затем рационально провести оценку полученных результатов по определению эффекта. На основании установленных показателей можно оценить эффект и результативность проведенных мероприятий. Процесс изучения токсичности глиоксаля проходит в три этапа. Первый этап (первичная токсикологическая оценка) – сбор информации о действующем веществе, вспомогательных компонентах. Затем проводится первичная оценка токсичности и опасности с определением лимитирующих параметров токсичности при потенциально опасных путях поступления в организм животного. Второй этап (углубленная оценка токсичности) проводится в экспериментальных острых и подострых опытах при разных путях поступления в организм животного (нормы расхода, рабочих концентраций, способов обработки – протирание, орошение, погружение, замачивание, экспозиции) с целью определения степеней опасности. Третий этап (производственные испытания)

с определением степени опасности на основе моделирования условий его применения с проведением в комплексе с санитарно-химическим исследованием, а затем анализ полученных данных. В пищевой промышленности проводится оценка оборудования на устранение допустимых остаточных количеств дезинфицирующих средств. Далее проводятся клинические наблюдения за животными. После этого анализируются и обобщаются все полученные данные, составляется общая токсикологическая характеристика и разрабатываются необходимые меры предосторожности с определением приоритетов безопасных условий его применения и различных мер первой помощи. Универсальная схема взаимодействия системы позволяет определить, оценить и спрогнозировать вероятность успешности проведения исследования [3; 5; 6; 8].

ческая оценка

Клинические

ТОКСИЧНОСТИ

3 этап производс твенные испытания испытания наблюдаемый первичная токсикологн-

2 этап углубленная оценка

Анализ и обобщение

полученных данных

Рис. 5. Универсальное взаимодействие системы при исследовании оценки токсичности глиоксаля

В представленной кибернетической блок-схеме модели компенсационного гомеостата (рис. 6) есть два входа, два блока преобразователя, два выхода, от которых идут на входы взаимные перекрестные обратные связи. В блок -схеме отражены закономерности планирования и оптимизации производственного изучения токсичности и опасности дезинфицирующего средства на основе глиоксаля. Такое взаимодействие наглядно демонстрирует четыре варианта режима функционирования данного компенсационного гомеостата для изучения алгоритма (таблица). При проведении анализа возможных форм взаимодействия, представленных в таблице, можно сделать следующие выводы: наиболее оптимальными условиями для изучения дезинфицирующих свойств на основе глиоксаля является режим (+/–), он устойчив и эффективен. Усиление ожидаемой ценности в расчете на необходимые затраченные расходы соотносится с частым использование дезинфицирующего средства. Вариант (+/+) с двойным усилением показал свою неустойчивость, так как несбалансированные улучшения приводят к нежелательному результату в связи с перегрузкой потенциальной ценности и вероятности успеха изучения дезинфицирующего средства на основе глиоксаля [1; 3; 6; 8].

Алгоритм оценки проводится на основе взаимодействия потенциальной ценности и вероятности успеха при изучении дезинфицирующего средства на примере глиоксаля

Вариант		Изучение экспериментальной оценки дезинфицирующего средства «глиоксаль»	Испытание дезинфицирующего средства «глиоксаль» в условиях производства
+	+	Дезинфицирующее средство обладает высоким и широким бактериостатическим эффектом и бактерицидными свойствами	Дезинфицирующее средство обладает оптимальной степенью качества и удобством в использовании
+	—	Усиление ожидаемой ценности в расчете на необходимые затраченные расходы на изучение дезинфицирующего средства	Устремленность к урегулированию результата в частом практическом использовании дезинфицирующего средства
—	+	Переоценка и низкая ценность факторов, способных повысить ожидаемый результат проводимого исследования	Снижение устойчивости микрофлоры при частом использовании данного средства сильно варьируется
—	—	Снижение и полное отсутствие материальных средств на изучение дезинфицирующего средства	Дезинфицирующее средство не обладает качеством и эффективностью в использовании

Исследование первичной и углубленной экспериментальной оценки токсичности

Изучения токсичности и

опасности дезинфицирующего средства С2Н2О2 глиоксаль

Испытания дезинфицирующего средства глиоксаль в условиях производства

Планирование, выполнение, контроль и коррекция проекта исследования

Исключение негативного воздействия препаратов на организм животных

Оптимизация технологии использования дезинфицирующего средства

Экономичность, рентабельность, эффективность, удобство и качество применения

Рис. 6. Компенсаторная гомеостатическая модель, показывающая алгоритм изучения и внедрения в практику дезинфицирующего средства «глиоксаль»

Как видно из рис. 7, крестообразная схема противоречия исследования токсичности глиоксаля позволяет визуально рассмотреть в рамках исследуемой системы, а затем проработать взаимные пары противоречий. Внутренние противоречия (1, 2, 3, 4) выступают одновременно едиными элементами системы, на основе которых показаны ее возможные фиксируемые состояния [3]. Согласно рис. 7 можно обобщить и представить общую схему исследования. Из крестообразной схемы противоречия увидим экспериментальные данные, позволяющие определить параметры острой токсичности ЛД50 (введение в желудок, нанесение на кожу, на слизистые оболочки, парентеральное, внутрибрюшинное, внутривенное введение). Затем необходимо провести оценку острой токсичности при ингаляционном воздействии дезинфицирующего средства и порога острого действия на основе глиоксаля и его рабочих растворов в насыщенных концентрациях паров С20. Далее следует оценить местно-раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки глаз самого дезинфицирующего средства и его рабочих растворов при однократном и многократном нанесении на кожу. Необходимо одновременно провести оценку местно-раздражающего действия на глаза дезинфицирующего средства «глиоксаль» и его рабочих растворов при однократном нанесении. Далее проводятся общая оценка кожно-резорбтивного действия рабочих растворов, экспериментальные данные ингаляционной опасности растворов дезинфицирующего средства «глиоксаль» в режимах применения орошения, протирания с определением порогов острого и подострого токсического действия при различных способах обработки поверхностей с определением и расчетом зоны биоцидного действия. В ходе проведения экспериментов регистрируются клинические признаки отравления животных, сроки гибели и патоморфологические, морфологические и гистологические изменения при воздействии глиоксаля на организм животного. Далее определяют внутрижелудочное введение и нанесение на кожу согласно четырем классам и степени опасности [3; 5; 6; 8].

Клинические, биохимические, гематологические

Патоморфологические, морфометрические, гистохимические

Лабораторные методы исследования

Рис. 7 . Крестообразная схема противоречия исследования токсичности глиоксаля

Применение функциональной системы (рис. 8) позволяет визуально определить план производственного исследования глиоксаля, конкретного назначения, состава , вида и свойства действующего вещества, режимов применения (нормы расходов, рабочие концентрации, способы обработки). В производственных условиях будет проводится реальная оценка опасности при моделировании условий применения (орошение, протирание, погружение) с учетом ингаляционного воздействия и при возможности кожного пути поступления. Опасность ингаляционного отравления дезинфицирующим средством характеризуется степенью проявления интоксикации и оценивается по соответствующим классификациям химических веществ. Схема на рис. 8 позволяет сделать выводы о том, что наибольший эффект можно достичь при последовательном выполнении всех стадий производственных испытаний дезинфицирующих средств на основе глиоксаля [3; 5; 6; 8].

Анкетно-статистическая оценка эффективности глиоксаля С2Н2О2

Рис. 8. Функциональная система производственных исследований глиоксаля

Выводы

КСМ позволяет провести визуализацию процессов рассуждения, а за счет этого способствует формулированию исследовательских задач и применению специальных методов исследования.

Представленные блок-схемы КСМ обладают информативными и смысловыми возможностями, которые помогают более объемно понять суть планируемого исследования, в данном случае оценки токсичности дезинфицирующих средств на примере глиоксаля.

Результатом проведенной теоретической работы является детальное визуальное планирование исследования, где схемы КСМ облегчают экспериментальное и практическое изучение оценки токсичности дезинфицирующих средств.

Categorical and system methodology of visualization in the study of toxicity through the example of glyoxal