Monossido di azoto

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Monossido di azoto
Nitric oxide
Nitric oxide
Nitric oxide
Nome IUPAC
monossido di azoto
Nomi alternativi
ossido nitrico
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare NO
Massa molecolare (u) 30,01
Aspetto gas incolore
Numero CAS [10102-43-9]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (kg·m−3, in c.s.) 1,229
Solubilità in acqua 0,056 g/l a 293 K
Temperatura di fusione −163,6 °C (109,6 K)
Temperatura di ebollizione −151,8 °C (121,4 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) 91,3
ΔfG0 (kJ·mol−1) 87,6
S0m(J·K−1mol−1) 210,8
C0p,m(J·K−1mol−1) 29,9
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
tossicità acuta comburente corrosivo gas compresso

pericolo

Frasi H 330 - 270 - 314 - 280
Consigli P 260 - 280 - 244 - 220 - 304+340 - 303+361+353 - 305+351+338 - 370+376 - 315 - 405 - 403 [1]

Il monossido di azoto è un gas incolore. La formula della sua molecola è NO ed il numero CAS è 10102-43-9. La sostanza è un forte ossidante e reagisce con materiali combustibili e riducenti. Al contatto con l'aria si trasforma in biossido di azoto. In ambito fisiologico Il monossido di azoto rappresenta un importante neurotrasmettitore con effetto vasodilatante.

Il monossido di azoto è un ossido neutro e non una anidride. Il monossido di azoto presenta nella molecola un elettrone spaiato, che conferisce al gas un comportamento paramagnetico. È però diamagnetico allo stato solido e liquido, in quanto la molecola dimerizza formando N2O2. Il monossido di azoto è stabile in modo inusuale per una molecola con un elettrone dispari, ma reagisce spontaneamente con l'ossigeno per dare il diossido di azoto.

2NO + O2 --> 2NO2

Fisiologia e patologia[modifica | modifica sorgente]

Nell'organismo umano il monossido di azoto (fattore di rilascio endotelio-derivato, sigla inglese EDRF) viene sintetizzato a partire da arginina e ossigeno per azione di enzimi noti col nome di monossido nitrico sintetasi.

Possiede la capacità di penetrare attraverso tutte le membrane e le barriere di tutti i micro-organismi (batteri, virus, funghi, parassiti), e tra cui le nostre cellule, dato che fra l’altro non possiede carica elettrica e può quindi muoversi liberamente sia all’interno che all’esterno di esse. Può agire sulla muscolatura liscia dei vasi sanguigni provocando vasodilatazione con conseguente aumento del flusso ematico e funzione omeostatica. Oltre ad essere un potente vasodilatatore, inibisce anche l'adesione e l'aggregazione piastrinica.
La nitroglicerina viene considerata un classico esempio di farmaco che agirebbe per metabolismo primario con rilascio di Il monossido nitrico; i nitrocomposti che subiscono denitrazione all'interno del corpo per produrre NO sono chiamati nitrovasodilatori e la loro denitrazione potrebbe avvenire tramite una varietà di meccanismi. Il meccanismo mediante il quale si produrrebbe NO è comunque ampiamente controverso. Si può ipotizzare una reazione con i gruppi sulfidrilici, o l'intervento di enzimi come il glutatione S-transferasi, il citocromo P450 (CYP), o la xantina ossidoreduttasi siano origine primaria di bioattivazione. Vi sono ultimamente evidenze che la denitrazione clinicamente rilevante dei nitrocomposti per la produzione di 1,2-gliceril dinitrato e NO sia catalizzata dall'aldeide deidrogenasi mitocondriale (mtALDH).
Il meccanismo molecolare risiede nella capacità dell'ossido d'azoto di legarsi covalentemente alle porzioni eme delle emoproteine. In particolare, Il monossido nitrico ha come bersaglio primario l'enzima guanilato ciclasi, che dal guanosin-trifosfato (GTP) genera il GMP ciclico. Questo secondo messaggero attiva a valle la protein-chinasi GMPc-dipendente (PKG), la quale fosforila proteine contrattili e strutturali della cellula come la calponina, il fosfolambano e la tropomiosina. La fosforlazione di questi substrati riorganizza le strutture citoscheletriche e la sensibilità di queste alle azioni degli ioni calcio, necessari alla contrazione. Inoltre, la PKG fosforila gli InsP3-R,ossia i recettori dell'IP3(Inositolo trifosfato) situati sulla superficie dell'SR (reticolo sarcoplasmatico) delle cellule muscolari lisce e sul reticolo endoplasmatico delle cellule endoteliali, impedendone l'aggancio con l'IP3,appunto; ciò impedisce il rilascio del calcio dall'SR o dall'ER,inibendo la contrazione della muscolatura liscia(generalmente elevata in tale tipo di tessuto)e inducendone quindi il rilassamento.

Un ulteriore meccanismo responsabile degli effetti biologici del monossido nitrico è la sua capacità di "nitrosilare" i residui di cisteina delle proteine, effettuando così una modulazione di tipo "redox". Proteine cellulari sensibili a questa modificazione includono alcuni canali ionici, enzimi biosintetici e del metabolismo.

Questo composto assolve diverse altre funzioni fisiologiche, tra le quali:

  • viene sintetizzato dai macrofagi durante la risposta immune e può contribuire ad un diretto effetto battericida;
  • ha un ruolo nel ciclo di crescita del capello;
  • determina il turgore del pene durante la fase di erezione.

L'intervento del monossido nitrico in patologia è anch'esso riconosciuto in svariate situazioni:

  • è uno dei mediatori del danno cellulare ossidativo che si verifica nella riperfusione dopo un'ischemia (es. cerebrale o cardiaca o intestinale);
  • è una delle molecole citotossiche che provoca fenomeni neurodegenerativi (dimostrato nel morbo di Parkinson e nella sclerosi multipla);
  • è il principale mediatore del collasso cardiocircolatorio che si ha nello shock settico causato da batteri Gram-negativi;
  • è uno dei cofattori che provocano la morte delle cellule del pancreas, in caso di diabete autoimmune (di tipo I).

Tramite i composti del tiolo (zolfo), il corpo neutralizza l'ossido nitrico e i radicali liberi da questo prodotti .

Formazione, emissione e controllo[modifica | modifica sorgente]

Il monossido di azoto viene prodotto riducendo l'acido nitrico col rame. Esso è un intermedio nel processo Ostwald per la preparazione dell'acido nitrico e lo si può ottenere, insieme al biossido, dalla decomposizione dell'acido nitroso.

2HNO2 --> NO2 + NO + H2O

Il monossido di azoto (assieme ad altri ossidi di azoto, la cui miscela è in generale chiamata NOx), è inevitabile sottoprodotto di ogni processo di combustione che avvenga utilizzando aria (dal camino a legna, al motore delle automobili, alle centrali termoelettriche).

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi NOx, Diossido di azoto e Ossido di diazoto.

Usi[modifica | modifica sorgente]

Il monossido di azoto viene utilizzato per la preparazione di miscele gassose campioni usate per il controllo dell'inquinamento atmosferico. È trasportato compresso in bombole. Miscelato ad ossigeno (miscela 1:1) si può utilizzare come anestetico inalatorio per le sue proprietà analgesiche, anamnestiche ed euforizzanti. Per agire occorrono 1/3 minuti e la reversibilità della sua azione è immediata al termine dell'inalazione. Il paziente resta in respiro spontaneo, vigile può interagire e dialogare, ma le sue percezioni sensoriali sono alterate. La sua somministrazione deve essere fatta sotto prescrizione medica in ambiente ospedaliero. È molto utile nell'alleviare il dolore operatorio. Associato ad altri gas anestetici e farmaci ipnoinducenti si utilizza durante l'anestesie generali.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente[modifica | modifica sorgente]

Il monossido di azoto è irritante per gli occhi ed il tratto respiratorio. L'inalazione può causare edema polmonare, inoltre può avere effetti sul sangue, causando formazione di metaemoglobina. Nei casi più gravi può portare alla morte. Nelle concentrazioni utilizzate normalmente in anestesia non ha nessun effetto dannoso, unico effetto è quello di influire sull'assorbimento della vitamina B12 (da evitare la somministrazione a pazienti malnutriti o con sindromi da malassorbimento) effetto reversibile con la sospensione del trattamento.

Il monossido di azoto è un potente vaso-dilatatore, utilizzato per la terapia dell'ipertensione polmonare, in particolare nei neonati affetti da insufficienza respiratoria ipossemica.

Il monossido di azoto è un inquinante primario che si genera in parte nei processi di combustione per reazione diretta tra azoto ed ossigeno dell'aria che, a temperature maggiori di 1200 °C, producono principalmente NO ed in misura ridotta NO2; in parte da emissioni naturali come eruzioni vulcaniche, incendi, fulmini ed emissioni dal suolo dovute a processi biologici.

Le principali fonti di NO di origine umana sono dovute ad attività civili ed industriali che comportano processi di combustione, come i trasporti (veicoli con motore diesel, benzina, GPL, ecc.) e la produzione di calore ed elettricità.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ scheda del monossido di azoto su IFA-GESTIS

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]