Die geskiedenis van metileenblou: van tekstielkleurstof in 1876 tot ’n medisyne

Metileenblou het ’n pasiënt bereik voordat dit ’n apteek bereik het.

Die verslag van 1891 deur Paul Guttmann en Paul Ehrlich oor die gebruik van die kleurstof by malaria bevat twee temperatuurkaarte. Die tweede strek van 13 Julie tot 5 Augustus, met die behandeling dag vir dag langs die kantlyn aangeteken. Die inskrywings op 18 en 19 Julie lui "1 × 0,05 Methylenblau". Die daaropvolgende dae lys vyf en sewe dosisse van dieselfde hoeveelheid, en teen 22 Julie het ’n klein hoeveelheid kinien by die rekord aangesluit. Die koorslyn, wat oor die eerste helfte van die kaart tussen 37 °C en 39.5 °C wissel, vlak af nadat die kleurstof verskyn en bly vir die oorblywende drie weke tussen ongeveer 36 °C en 37.5 °C.

Die pasiënt was een van twee, wat in die artikel as ’n huisbediende en ’n matroos beskryf is. Die verbinding wat hulle ontvang het, was reeds vyftien jaar lank ’n kommersiële tekstielkleurstof, en die twee mans is van die eerste mense wat aangeteken is as pasiënte wat behandel is met ’n volledig sintetiese geneesmiddel wat op ’n spesifieke organisme gerig was.

Die kleurstof het eerste gekom

Die eerste kommersieel suksesvolle sintetiese kleurstof is in 1856 deur William Henry Perkin geskep. Perkin was agtien, het gedurende ’n Paasvakansie in ’n tuislaboratorium gewerk en probeer om kinien te sintetiseer. Hy het eerder ’n swart residu verkry, dit opgelos en ’n kleur ontdek wat besonder goed aan sy gebind het. Hy het dit in Augustus 1856 gepatenteer en teen die einde van 1857 het hy ’n fabriek gehad wat ’n Londense syverffabriek voorsien het.

In 1875 het Adolf von Baeyer ’n rooi kleurstof gesintetiseer en dit eosien genoem, na Eos, die Griekse woord vir die dagbreek. In 1876 het Heinrich Caro, destyds direkteur van die laboratorium by Badische Anilin- und Soda-Fabrik, saam met Baeyer metileenblou ontwikkel as ’n aniliengebaseerde kleurstof vir katoen. Die chemiese struktuur daarvan is eers ongeveer nege jaar later vasgestel.

Daardie oorsprong is steeds sigbaar in die naam van die stof. "Metileenblou" is ’n handelsnaam uit die kleurstofkatalogus, nie ’n chemiese beskrywing nie. Die verbinding waarna dit verwys, is metieltioniniumchloried, en die onderskeid tussen die naam, die sout en die hidrate daarvan word belangrik sodra iemand die materiaal weeg of ’n spesifikasie lees.

Kleuring was die brug

Die roete van die kleurstoffabriek na die hospitaal het deur die mikroskoop geloop, en dit het begin voordat metileenblou bestaan het. Wilhelm Erb was die eerste persoon wat ’n sintetiese kleurstof op bloed toegepas het; hy het in 1865 pikriensuur gebruik en ’n retikulêre patroon binne sommige rooibloedselle waargeneem.

Paul Ehrlich se doktorale proefskrif van 1878 het histologiese kleuring met die kleur van tekstiele vergelyk en aangevoer dat albei chemiese reaksies was. Terwyl hy onder Robert Koch aan die tuberkelbasillus gewerk het, het hy anilienkleurstowwe in suur en basiese klasse verdeel en vasgestel dat elke klas verskillende dele van ’n sel kleur. In 1880 het hy die twee saam gemeng: ’n versadigde oplossing van metileenblou is in suur fuchsien gegiet totdat die supernatant helder geword het. Die resultaat, wat hy die neutralen Farbkörper of neutrale kleuring genoem het, het drie kleure in plaas van een voortgebring, granules in die polimorfonukleêre selle sigbaar gemaak wat voorheen nie gesien kon word nie, en die eerste differensiële leukosiettelling moontlik gemaak. Omdat dié granules albei komponente van die mengsel opgeneem het, het Ehrlich die woord neutrofiel geskep vir die selle wat dit bevat.

Twee jaar later het Koch metileenblou gebruik om die tuberkelbasillus op te spoor, en in 1883 het Ehrlich die metode verbeter. In 1886 het hy ’n ander soort waarneming gepubliseer: hy het die kleurstof in lewende diere ingespuit en vergelyk hoe sterk elke orgaan dit opgeneem het, en tot die gevolgtrekking gekom dat dit ’n uitgesproke affiniteit vir brein- en senuweeweefsel het. Hy het dié affiniteit toegeskryf aan die kleurstof se oksidasie-reduksiesiklus, wat hy die vorige jaar waargeneem het. Daardie siklus is ook die rede waarom ’n metileenblou-oplossing sy kleur verloor wanneer die suurstof daarin opgebruik word en dit terugkry wanneer lug weer bykom. Die eksperimente wat die gevolge van daardie siklus die eerste keer gemeet het behoort tot ’n latere dekade, en die meganisme self is ’n aparte onderwerp van die geskiedenis.

Die parasiet en die pers kern

Alphonse Laveran het die malariaparasiet in 1880 ontdek deur vars, ongekleurde bloed te ondersoek. Om dit gereeld in ’n gedroogde smeerpreparaat te sien, was ’n kleurmiddel nodig, en die kleurmiddels van daardie tyd het net rooi en blou opgelewer.

In 1888 het die Poolse patoloog Czesław Cheçinski suur fuchsien met eosien vervang en ’n mengsel van metileenblou en eosien voortgebring. Die geval waarop sy metode gebaseer was, was dié van ’n soldaat wat op 30 September 1887 aan malaria gesterf het. In die bloedfilms het Cheçinski blou madeliefieagtige vorms gesien, wat nou as Plasmodium malariae herken word, en sekelformige vorms, wat nou as die gametosiete van Plasmodium falciparum herken word. Die resultaat het tegelykertyd ’n einde gemaak aan twee mededingende verklarings vir die siekte: die miasma-teorie en die bewering van Edwin Klebs en Corrado Tommasi-Crudeli dat malaria deur ’n bakterie veroorsaak word.

Die parasiet was sigbaar. Sy kern was nie, wat die aard daarvan onseker gelaat het. Ernst Malachowski, ’n geneesheer in Breslau, het daardie probleem eers per ongeluk en daarna doelbewus opgelos. Hy het in 1889 differensiële kleuring van die plasmodiale kern in ’n preparaat opgemerk en kon dit nie weer voortbring nie. Versuring van die metileenblou het nie gehelp nie. Alkalinisering daarvan met boraks het elke keer die effek opgelewer. Hy het die tegniek op 15 Junie 1890 in die openbaar gedemonstreer en dit dieselfde jaar gepubliseer, met ’n vollediger metode in Augustus 1891.

Dmitri Romanowsky het sy eie weergawe in September 1891 gepubliseer. Sy beste resultate het gekom uit ’n verwaarloosde, muf bottel metileenblou-oplossing wat meer as twee maande oud was. Malachowski se beskrywing was doelbewus en, volgens hom, maklik reproduseerbaar; Romanowsky s’n was ’n doodloopstraat wat een keer gewerk het. Die eponiem het nietemin aan Romanowsky gegaan, en die geskil oor wie die pers kleur voortgebring het wat die kern sigbaar gemaak het is ’n aparte verhaal met sy eie dokumente.

Figuur:** die tweede temperatuurkaart uit Guttmann en Ehrlich se verslag van 1891. Die boonste paneel dek 13 tot 24 Julie en die onderste paneel 25 Julie tot 5 Augustus; die inskrywings langs die kantlyn noem die dosisse wat toegedien is, en die temperatuur bly vir die laaste drie weke van die rekord naby normaal. Weergegee uit die verslag soos geskandeer vir Krafts, Hempelmann en Skórska-Stania, Parasitology Research 111:1–6 (2012), PMID 22411634.

Ryping het demetilering geblyk te wees

Niemand wat in die 1890's betrokke was, het geweet wat "ryping" aan metileenblou doen nie. Die antwoord het uit industriële chemie gekom. Heinrich August Bernthsen het die moedervoorbinding fenotiasien in 1883 gesintetiseer, in 1885 vasgestel dat metileenblou tot daardie familie behoort, en in dieselfde tydperk getoon dat alkaliese toestande metielgroepe van die kleurstof verwyder en die verbindings voortbring wat nou die azures genoem word.

Bernard Nocht het die aktiewe fraksie in 1898 en 1899 onttrek en kon dit slegs Rot aus Methylenblau, rooi uit metileenblou, noem. Michaelis het dit in 1901 as azure I geïdentifiseer. Jenner het in 1899 absolute metanol as oplosmiddel vir die kleurstofpresipitaat ingestel, wat die behoefte verwyder het om bloedfilms met hitte te fikseer; Leishman en Reuter het albei vooruitgangstappe gekombineer; Wright het in 1902 ’n vereenvoudigde metode gepubliseer. Giemsa se bydrae, ook in 1902, was om op te hou staatmaak op ’n oplossing wat toevallig verouder het en eerder gemete hoeveelhede bekende kleurstowwe te gebruik. Daarna het hy geweier om te publiseer hoe hy suiwer methylene azure vervaardig het en die metode aan Dr. Grübler se laboratorium verkoop, wat die produk as azure I bemark en beweer het dat slegs sy weergawe egte Giemsa-kleuring was.

Twee wêreldoorloë het die proses per ongeluk voltooi. Toe Duitse kleurstowwe nie meer verkrygbaar was nie, het Lillie, Roe en Wilcox aan die Amerikaanse plaasvervangers gewerk en bevind dat die beste kleuring uit drie afgeskeide komponente gekom het: suiwer metileenblou, die afbraakproduk daarvan azure B, en eosien. Dié drie bly die hoofkomponente van die kleuring wat vandag gebruik word om malaria te diagnoseer, onder ’n naam wat nou Malachowski, Wright en Giemsa saamvoeg.

Figuur:** Plasmodium falciparum-ringvorms in menslike rooibloedselle, gekleur met ’n Romanowsky-tipe metode. Die pers struktuur binne die ring is die chromatien wat Malachowski se met boraks behandelde metileenblou vir die eerste keer sigbaar gemaak het. Beeld deur Ernst Hempelmann, in die openbare domein vrygestel.

Een naam, verskeie materiale

Die jare wat daardie komponente van mekaar geskei het, het ’n probleem nagelaat wat langer as die chemie self voortgeduur het. Ralph Lillie het in 1969 die grens getrek tussen biologiese kleurstowwe, "vervaardig volgens streng spesifikasies wat by hul delikate en veeleisende gebruike pas", en nie-biologiese kleurstowwe vir tekstielkleuring, wat "minder streng en veeleisende vervaardigingstandaarde vereis". Albei soorte produkte het dieselfde naam gedra, en die verskil tussen hulle was nooit bloot ’n verskil in graad nie. ’n Spesifikasie wat vir katoen geskryf is en ’n spesifikasie wat vir ’n diagnostiese reagens geskryf is, is nie uitruilbaar nie, en materiaal wat volgens die tekstielspesifikasie vervaardig is, was nie bedoel om ingesluk te word nie.

Azure B is die duidelikste voorbeeld. Dit is die monodemetileerde vorm van metileenblou, dit het meetbare farmakologiese aktiwiteit van sy eie, en dit was langer as ’n eeu as ’n onbeheerde bestanddeel in kliniese metileenblou-preparate teenwoordig voordat iemand die twee van mekaar geskei het. Een groep het bevind dat menslike weefsel wat tydens ’n lykskouing ná toediening van metileenblou gemonster is, 5 tot 14 per cent onveranderde metileenblou en 86 tot 95 per cent Azure B bevat het. Of ’n bepaalde preparaat Azure B behoort te bevat, en teen watter limiet, is ’n spesifikasievraag, en die navorsing oor Azure B as ’n onsuiwerheid en ’n metaboliet neem dit van daar af verder.

’n Spesifikasie is ook waar die praktiese gevolg lê. USP-konformiteit is die roete na die hoogste suiwerheid wat die mark bied, omdat dit ’n volledige gepubliseerde toetsstandaard is eerder as ’n enkele meting. Dit dek identiteit, gehaltebepaling, organiese onsuiwerhede insluitend die azure-kleurstowwe, residuele oplosmiddels, elementêre onsuiwerhede, gloeiresidu, mikrobiese limiete en bakteriële endotoksiene. ’n Sertifikaat wat ’n swaarmetaalresultaat rapporteer en dit USP-voldoening noem, het een reël van daardie lys gerapporteer.

Blupreme verkry sy metileenblou van ’n farmaseutiese vervaardiger en publiseer die volledige ontledingsertifikaat, met toetsing van die hele USP-spesifikasie eerder as net swaarmetale. Die gids oor hoe om ’n ontledingsertifikaat te lees en wat die USP-benaming wel en nie vasstel nie verduidelik hoe om die dokument teen die bewering na te gaan.

Wat die geskiedenis toelaat, en wat dit nie toelaat nie

Die afstammingslyn is werklik, en dit is langer as wat die meeste produkbladsye laat blyk. Metileenblou is in 1891 vir malaria gebruik, is in 1899 as ’n kalmeermiddel by geagiteerde psigose beskryf, en die sylyn daarvan loop deur quinacrine, chloroquine, promethazine en chlorpromazine. Ehrlich se artikel van 1890 saam met Arthur Leppmann het verligting van neuralgiese en rumatiese pyn beskryf, en daarna die gebruik van die kleurstof by geestesongesteldheid oorweeg maar besluit om dit nie te toets nie.

Niks daarvan bevestig ’n moderne gebruik nie. Die malariaresultaat van 1891 het uit twee pasiënte en ’n temperatuurkaart bestaan. Langdurige vertroudheid met ’n molekule is ’n rede om dit te bestudeer, nie ’n resultaat nie. Die geskiedenis van die verbinding as ’n geneesmiddel en die moderne proewe met malaria beantwoord ander vrae as dié wat Ehrlich gevra het, en die eindpunte moet volgens hul eie terme gelees word.

Daar is een besonderheid in die rekord wat by die hede eerder as die verlede hoort. Toe navorsers in die 2000's metileenblou-malariaproewe in Burkina Faso uitgevoer het, het hulle gevind dat hulle om farmaseutiese-graad materiaal moes meeding, en hulle het gerapporteer dat die prys van die grondstof met ’n faktor van ongeveer honderd gestyg het sodra dit GMP-validering gedra het. ’n Kleurstof kon vervang word. ’n Geneesmiddel nie. Die onderskeid wat Lillie in 1969 getref het, is dieselfde een wat vandag bepaal wat ’n bottel bevat.