Введение к работе
Актуальность проблемы
Специалистам, занимающимся химическим анализом, судебным химикам, токсикологам часто приходится сталкиваться с задачами по определению достаточно низких концентраций веществ. Для работы большинства высокочувствительных приборов необходима достаточно сложная и глубокая очистка первичной пробы.
В настоящее время увеличивается распространение так называемых «дизайнерских» наркотиков. Эту группу отличает фактическая легальность, широкая номенклатура, разнообразие физико-химических свойств и большой потенциал действия – рекреационная доза от 1 до 20 мг.
Еще одной важной проблемой современной токсикологической химии является определение алкалоидов галлюциногенных грибов рода Psilocybe. Растет количество случаев их употребления на территории России, особенно в Пермском крае и в Ленинградской области. На данный момент не существует эффективной методики определения алкалоидов в биоматериале (прежде всего в моче).
Общим для двух рассмотренных групп проблем является необходимость определения достаточно низкой концентрации веществ в моче. В случае галлюциногенных грибов добавляется высокая термолабильность и низкая устойчивость к действию кислорода воздуха алкалоидов группы псилоцина.
Современная практика предлагает несколько решений. В западных странах наиболее распространена твердофазная экстракция. В России применяются различные подходы, включающие жидкость-жидкостную экстракцию, выпаривание, вакуумную отгонку, применение осадительных реактивов и т.д. Часто эти приемы ведут к частичному или полному разрушению искомых веществ, либо не обеспечивают необходимой степени концентрирования и очистки пробы для последующего исследования с применением инструментальных методов.
Данная работа посвящена модернизации пробоподготовки и очистки первичных проб мочи с целью снижения потерь искомых веществ и повышения степени концентрирования.
Целью работы является оптимизация и усовершенствование методик пробоподготовки биоматериала, применение холодового концентрирования в анализе мочи, содержащей некоторые токсикологически значимые вещества.
Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:
Изучить характеристики метода холодового концентрирования на примере водных растворов неорганических и органических веществ
Изучить характеристики холодового концентрирования модельных образцов мочи, в том числе содержащих токсикологически значимые вещества
Разработать частные методики определения в моче токсикологически значимых веществ, употребляемых обычно в низких дозировках (менее 10 мг) на примере 2,5-диметокси-4-этил-фенилэтиламина (2C-E), 2-(2,6-Дихлорфениламино)-имидазолина гидрохлорида (клонидин), 1-(бензо[d][1,3]диоксол-5-ил)-2-(пирролидин-1-ил)пентан-1-она (МДПВ, метилендиоксипировалерон) и (Нафталин-1-ил)(1-пентил-1H-индол-3-ил)метанона (JWH-018)
Разработать частные методики определения в моче токсикологически значимых веществ, употребляемых обычно в достаточно высоких дозах (более 10 мг) на примере 1-фенилпропан-2-амина (амфетамин) и 1-(бензо[d][1,3]диоксол-5-ил)-N-метилпропан-2-амина (метилендиоксиметамфетамин)
Усовершенствовать методики определения алкалоидов группы псилоцина в нативном материале грибов вида Psilocybe semilanceata
Усовершенствовать методики определения алкалоидов группы псилоцина в моче.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно проведены исследования по изучению и внедрению метода холодового концентрирования в судебно-химический и фармацевтический анализ различных соединений. Автором были разработаны эффективные методики, позволяющие значительно повысить чувствительность, надежность и воспроизводимость анализа веществ, содержащихся в низких концентрациях, как в водных растворах, так и в биологических матрицах. Самостоятельно проведены исследования в качестве оператора аналитического оборудования, используемого в работе.
Научная новизна. Усовершенствованы методики определения сложных для идентификации токсикологически значимых веществ, обычно содержащихся в биожидкостях в относительно низкой концентрации из-за малой употребляемой дозы; позднего забора пробы, когда большая часть аналитов выведена; низкой стабильности при проведении пробоподготовки.
Изучение характеристик метода холодового концентрирования проводилось на водных растворах неорганических (KMnO4, AgNO3) и органических (нитрофурантоин, МДПВ, дицикловерин) веществ, а так же на модельных образцах мочи, в том числе содержащих кеторолака трометамин и тропикамид.
Вещества, для которых были разработаны методики, относятся к лекарственным средствам (клонидин), «классическим» наркотическим веществам (амфетамин, МDМА), «дизайнерским» наркотикам (2C-E, МДПВ, JWH 018). Кроме того, была разработана методика определения алкалоидов группы псилоцина, являющихся «классическими» наркотиками, в нативном материале и биологических матрицах.
В усовершенствованных методиках на стадии пробоподготовки применяли холодовое концентрирование, как основной прием, позволяющий одновременно очищать и концентрировать пробу. Установлены основные температурные режимы, при которых происходит холодовое концентрирование с минимальными потерями аналитов и максимальной степенью очистки от высокомолекулярных балластных веществ.
Практическая значимость. На основе полученных данных был усовершенствован ряд методик для определения широкого спектра токсикологически значимых веществ при наличии усложняющих анализ факторов, таких как большое количество примесей, малая концентрация искомых веществ, низкая устойчивость искомых веществ к действию температуры и химических реагентов.
Выполненная работа позволяет принимать обоснованные решения при выборе метода пробоподготовки и определения при проведении судебно-химических исследований, которые способствуют повышению качества, надежности, точности и воспроизводимости результатов.
Усовершенствованные методики пробоподготовки с применением холодового концентрирования внедрены в практику химико-токсикологической лаборатории Санкт-Петербургского государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Межрайонный наркологический диспансер №1» (акт внедрения от 12 сентября 2012 г.), лаборатории токсикологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства» (акт внедрения от 12 сентября 2012 г.), в учебный процесс кафедры биологической химии с курсом токсикологической химии Оренбургской государственной медицинской академии (акт внедрения от 30 мая 2012 года), кафедры охраны окружающей среды Пермского национального исследовательского политехнического университета (акт внедрения от 03 сентября 2012 года).
Объем и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части (5 глав), общих выводов, списка литературы, включающего 179 наименований, в том числе 137 источников литературы на иностранном языке. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц, 30 рисунков и приложение, включающее акты внедрения.
Публикации
