Введение к работе
Актуальность темы. Азотсодержащие соединения основного характера (АССОХ), как вещества обладающие сильным физиологическим действием, находят широкое применение в современной медицинской практике.
Вместе с тем, во многих развитых странах отмечается резкое увеличение количества острых и хронических отравлений, возникновение аллергических состояний при определённых условиях под воздействием лекарственных препаратов, в том числе АССОХ. В нашей стране эта проблема является также, актуальной. Диагностика отравлений представляет большие трудности, так как клиническая, патологоанатомическая и гистологическая картина при интоксикации АССОХ, как правило, не характерны. Поэтому основным доказательством причины интоксикации являются результаты химико-токсикологического исследования.
В то же время, в клинической хирургической практике в ряде случаев возникает потребность в проведении лабораторного анализа АССОХ в биологических средах.
Несмотря на значительное число работ, посвященных анализу АССОХ, до настоящего времени продолжают оставаться актуальными вопросы исследования в области разработки новых и дальнейшего совершенствования существующих методик их химико-токсикологического анализа. Эта проблема может быть успешно реализована при применении различных скрининговых систем и широком использовании современных физико-химических методов анализа на базе отечественного приборного обеспечения.
В анализе АССОХ в биологическом материале широко используются скрининговые программы, с применением метода тонкослойной хроматографии (ТСХ). Вместе с тем, применение ТСХ-скрининга в химико-токсикологических лабораториях может быть затруднено из-за отсутствия набора дефицитных общих и частных систем растворителей, модифицированных хроматографических пластин.
В последние десятилетия пристальное внимание уделяется электромиграционным методам анализа веществ.
Электрофорез на бумаге является эффективным и родственным ТСХ (планарных) методом очистки органических соединений, сочетающийся с последующим обнаружением и идентификацией их на электрофореграмме (ЭФГ), при исследовании биологических объектов.
Метод отличается, также, простым аппаратурным оформлением, доступными расходными реактивами и материалами, длительной сохранностью проявленных ЭФГ.
В тоже время, он не изучен в варианте электрофореза-скрининга с целью проведения ненаправленного химико-токсикологического (судебно-химического) исследования биологического материала на неизвестный яд, а также при анализе фальсифицированных лекарственных средств.
Одним из современных и перспективных подтверждающих электромиграционных методов является капиллярный электрофорез, характеризующийся высокой эффективностью (превышающий ВЭЖХ в сотни тысяч раз), сочетанием разделения веществ ионогенной и нейтральной природы, с последующей их детекцией в УФ-области спектра непосредственно в кварцевом капилляре.
Однако, необходимо отметить, что его возможности, применительно к системному химико-токсикологическому (судебно-химическому) и лабораторному клиническому исследованию АССОХ, не изучены.
Цель и задачи исследования. Теоретическое и экспериментальное обоснование аспектов применения электрофореза на бумаге и капиллярного электрофореза, с целью расширения их возможностей как аналитических методов при системном анализе азотсодержащих соединений основного характера (АССОХ) в биологических объектах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Теоретически обосновать и экспериментально подтвердить оптимальные условия предварительного (скринингового) обнаружения АССОХ методом электрофореза на бумаге.
2. Разработать условия идентификации (подтверждающего исследования) АССОХ методом капиллярного электрофореза.
3. Изучить ионный состав АССОХ в зависимости от pH среды методом капиллярного электрофореза.
4. Обосновать возможность идентификации по электрофоретическим спектрам (ЭФС) и определения величин pKa АССОХ методом капиллярного элетрофореза.
5. Изучить влияние соэкстрактивных веществ в составе биологических объектов (мочи, крови, ткани печени) на условия предварительного (скринингового) обнаружения и идентификации (подтверждающего исследования) АССОХ методами электрофореза.
6. Разработать на базе электрофореза на бумаге и капиллярного электрофореза экспрессные и чувствительные методики количественного определения АССОХ в биологических объектах.
7. Привести схему системного анализа АССОХ в биологических объектах, с использованием на 1 этапе электрофореза-скрининга (на базе электрофореза на бумаге) и подтверждающего исследования (на базе капиллярного электрофореза).
8. Изучить пригодность разработанных методик предварительного обнаружения, идентификации (подтверждающего исследования) и количественного определения АССОХ методами электрофореза на бумаге и капиллярного электрофореза для химико-токсикологической практики и клинической лабораторной диагностики.
Научная новизна. Впервые теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность системного анализа, на базе электромиграционных методов (электрофореза на бумаге и капиллярного электрофореза) лекарственных веществ, выделенных из биологических объектов.
При этом предложена методика электрофореза-скрининга изучаемых АССОХ, как в виде субстанций, так и выделенных из биологических объектов, для применения в системном ходе анализа лекарственных веществ.
В результате проведённых исследований по сравнительному электрофоретическому разделению АССОХ предложены оригинальные системы электролитов и показаны возможности использования их для скрининг-анализа.
Установлены условия идентификации (подтверждающих исследований) АССОХ с помощью электрофоретических спектров (ЭФС) на базе капиллярного электрофореза.
Показана эффективность предлагаемого маркера электроосмотического потока (ЭОП) – бензилового спирта при изучении исправленного времени миграции аналитов (tи), построения ЭФС по tи и расчёта на их основе pKa величин АССОХ.
Изучено ионное состояние АССОХ в зависимости от pH среды, с использованием капиллярного электрофореза.
Предложен способ количественной характеристики ЭФС АССОХ, выделенных из биологических объектов (tи , pKa).
Показана возможность ЭФС - идентификации АССОХ в жидких средах и внутренних органах экспериментальных животных, в экспертном материале, с использованием электрофоретических методов.
Разработаны экспрессные и чувствительные методики количественного определения ряда АССОХ в биологических объектах на основе капиллярного электрофореза.
Практическая значимость и внедрение результатов исследования В рамках общего совершенствования химико-токсикологического анализа на основе принципов комплексного использования электромиграционных методов (электрофореза на бумаге, капиллярного электрофореза) разработаны методики системного (ненаправленного) анализа АССОХ в биологических объектах, позволяющих сократить время проведения экспертиз, и обеспечивающих универсальность и более эффективное решение судебно-химических задач.
С помощью разработанных методик может проводится определение АССОХ в биологических субстратах в условиях клиники, с целью оптимизации режима дозирования препаратов.
Результаты проведённых исследований рекомендованы для внедрения и используются в судебно-медицинской практике, в химико-токсикологических лабораториях медико-профилактических и наркологических центров.
Материалы исследования вошли в монографию «Электрофорез в анализе лекарственных азотсодержащих веществ основного характера (100 с.)»; методическое пособие «Комплексное лечение острой хирургической инфекции мягких тканей с синдромом системной реакции на воспаление (36 с.)».
Отдельные фрагменты диссертационной работы внедрены в практику бюро судебно-медицинской экспертизы, химико-токсикологических лабораторий наркологических больниц городов Ярославля, Перми, Йошкар-Ола, в учебный процесс фармацевтических факультетов медицинских ВУЗов городов Ярославля, Тюмени, Кемерово.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на съездах, конференциях, совещаниях с опубликованием материалов: на Третьей Всесоюзной конференции по фармакокинетике «Современное состояние и перспективы развития фармакокинетики», Москва, 1991 г.; на VII Научно-практической конференции хирургов Федерального управления «Медбиоэкстрем», Саратов, 2004 г.; на конференции хирургов России, посвящённой 100-летию со дня рождения профессора В.С. Семёнова, Тверь, 2004 г.; на X съезде медицинских и фармацевтических работников Ярославской области, Ярославль, 2003 г.; на межвузовской научно-практической конференции с международным участием, Ярославль, 2004 г.; на межрегиональной научно-практической конференции, Ярославль, 2005 г.; на научных конференциях Ярославской государственной медицинской академии, 1994-2012 г.г.
В полном объёме результаты диссертационного исследования доложены на межкафедральной конференции фармацевтического факультета Ярославской государственной медицинской академии, 2012 г.
Личный вклад автора. Для получения результатов, изложенных в диссертации, автор лично изучил электрофоретические свойства 48 АССОХ методом электрофореза.
Предложил на этой основе схему системного анализа исследуемых оснований, включающую: разработанные автором методики предварительного (скринингового) обнаружения методом электрофореза на бумаге и идентификации (подтверждающего исследования) методом капиллярного электрофореза, как стандартных образцов, так и в присутствии соэкстрактивных веществ биологических объектов; методики количественного определения ряда АССОХ с использованием электрофорезо-спектрофотометрии, капиллярного электрофореза в растворах стандартных образцов, биологических объектах, экспертном материале и выполнил валидацию предложенных методик; провел лабораторные исследования доксициклина, артикаина с помощью разработанных электрофоретических методик идентификации и определения в биологических средах организма в условиях клиники при хирургических вмешательствах под местной анестезией и при антибиотикотерапии.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 31 работа, из них 12 – в журналах Перечня ВАК РФ.
Связь задач исследований с проблемным планом фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО ЯГМА Минздравсоцразвития (номер государственной регистрации 01201052735).
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 325 страницах машинописного текста, содержит 69 таблиц, 52 рисунка. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, включающего 316 источников, из них 223 на иностранных языках и приложения. В приложении представлены материалы, подтверждающие практическую значимость проведенных исследований: акты внедрения, информационное письмо («Химико-токсикологический анализ артикаина в моче капиллярным электрофорезом»).
Основные положения, выносимые на защиту. На защиту диссертационной работы выносятся следующие результаты теоретических и экспериментальных исследований:
- результаты исследований по разработке ненаправленного (системного) метода анализа лекарственных веществ из группы АССОХ в биологических объектах, с использованием электромиграционных методов (электрофореза на бумаге, капиллярного электрофореза);
- теоретическое изучение и экспериментальное подтверждение по сравнительной характеристике разделительной способности электролитов при проведении электрофореза-скрининга и внутригрупповой ЭФС – идентификации АССОХ методом электрофореза на бумаге;
- результаты исследований по возможности идентификации (подтверждающего исследования) АССОХ методом капиллярного электрофореза по ЭФС tи и их количественным характеристикам (pKa, Pi – внутреннему коэффициенту);
- методологическое обоснование и результаты по изучению влияния соэкстрактивных веществ, в составе биологических объектов, на условия скринингового обнаружения и идентификации (подтверждающего исследования) АССОХ методами электрофореза (в модельных биологических смесях, жидких средах и внутренних органов экспериментальных животных);
- электрофоретические методики количественного определения ряда АССОХ («ПВЭФ-1», «Капель-105»), разработанные применительно к целям и задачам химико-токсикологической (судебно-химической) и клинической лабораторной практики;
-результаты исследований по объективной оценке концентраций ряда АССОХ в клинических биологических субстратах методом электрофореза на бумаге и капиллярным электрофорезом.
