WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

СОЛОВЬЕВ Николай Дмитриевич

ПРЯМОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕРИЛЛИЯ, КАДМИЯ, РТУТИ, СВИНЦА И ТАЛЛИЯ В ЦЕЛЬНОЙ КРОВИ МЕТОДОМ ЗЕЕМАНОВСКОЙ МОДУЛЯЦИОННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ специальность

02.00.02 — аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Санкт-Петербург 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Ганеев Александр Ахатович, «Санкт-Петербургский государственный университет», химический факультет, профессор кафедры аналитической химии

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Немец Валерий Михайлович, «Санкт-Петербургский государственный университет», физический факультет, профессор кафедры оптики Кандидат химических наук Погарев Сергей Евгеньевич, «Санкт-Петербургский государственный университет», геологический факультет, старший научный сотрудник кафедры геохимии

Ведущая организация: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» (г. Екатеринбург)

Защита состоится «8» ноября 2012 года в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.232.37 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199004, Санкт-Петербург, Средний пр. В.О., д. 41/43, БХА.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.

А.М. Горького СПбГУ, Университетская наб., 7/9.

Замечания и отзывы по данной работе в одном экземпляре, заверенные печатью организации, просим отправлять в адрес Диссертационного совета.

Автореферат разослан «____» _______ 2012 г.

Ученый секретарь Панчук Виталий Владимирович диссертационного совета,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

В настоящее время, в связи с всё возрастающим антропогенным загрязнением, значительная часть населения Земли, так или иначе, подвергается воздействию токсичных металлов. При оценке экологической нагрузки, диагностике профессиональных заболеваний и нарушений метаболизма, связанных с токсическим воздействием соединений металлов, необходимо проведение микроэлементного анализа биосубстратов.

Для решения задач клинического элементного анализа необходимы простые, надежные и экспрессные методы определения токсичных элементов в биологических жидкостях. Кровь является наиболее информативным биосубстратом для контроля уровней большинства микроэлементов в организме. С точки зрения токсикологической опасности, приоритетное значение имеют такие элементы, как ртуть, кадмий и свинец, а также бериллий и таллий. Существующие в настоящее время методы элементного анализа успешно решают задачу определения этих элементов. Однако методики на их основе в большинстве случаев требуют сложной предварительной пробоподготовки, что создает существенные ограничения в плане правильности, экспрессности и стоимости анализа. В связи с этим, разработка методического подхода, позволяющего проводить прямое определение ртути, кадмия, свинца, бериллия и таллия в крови, представляет большой интерес для клинической диагностики и биомедицинских исследований.

Цель работы. Разработка методического подхода, позволяющего проводить прямое определение элементов в цельной крови, на основе Зеемановской модуляционной поляризационной спектрометрии.

Научная новизна.

1. Разработан новый методический подход, позволяющий проводить прямое определение содержания Be, Cd, Hg, Pb и Tl в цельной крови, на основе атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией в варианте Зеемановской модуляционной поляризационной спектрометрии.

2. Разработана новая схема определения ртути в цельной крови с применением осаждения аналита в послойно модифицированной графитовой печи без предварительного разложения проб.

Практическая ценность.

1. На основе предложенного методического подхода разработаны методики прямого определения Be, Cd, Hg, Pb и Tl в цельной крови.

2. Разработанные методики аттестованы Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии и внедрены в практику.

3. Методики использованы для клинической диагностики, при проведении биомониторинга производств с вредными условиями труда и при разработке стандартных образцов состава крови.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработан новый методический подход, позволяющий проводить прямое определение содержания Be, Cd, Hg, Pb и Tl в цельной крови, на основе атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией в варианте Зеемановской модуляционной поляризационной спектрометрии.

2. Разработана новая схема определения ртути в цельной крови с применением осаждения аналита в послойно модифицированной графитовой печи без предварительного разложения проб.

3. На основе предложенного методического подхода разработаны методики определения Be, Cd, Hg, Pb и Tl в цельной крови.

Внедрение результатов исследования в практику.

Материалы диссертационного исследования используют для клинической диагностике и в практике научных исследований в ФГБУН «Институт токсикологии» и ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России.

Апробация результатов.

Основные результаты работы были доложены на II-ом съезде российского общества медицинской элементологии (2008, Тверь), съезде аналитиков России «Аналитическая химия – новые методы и возможности» (2010, Москва), 4th International FESTEM Symposium on Trace Elements and Minerals (2010, St. Petersburg), V Всероссийской конференции студентов и аспирантов «Химия в современном мире» (2011, Санкт-Петербург), Российской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии» (2011, Санкт-Петербург), III Международной научно-практической конференции «Биоэлементы (Фундаментальные основы и практический опыт применения биоэлементов в медицине, пищевой промышленности экологии и сельском хозяйстве)» (2011, Оренбург), научно-практической конференции «Актуальные вопросы радиационной медицины и промышленной токсикологии» (2012, Красноярск).

Личный вклад автора.

Автор принимал личное участие в планировании, организации и выполнении исследования. Проводил измерения, оценку и статистическую обработку результатов, обобщение и анализ полученных данных.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 21 печатная работа, из них статей в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на 196 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков, 39 таблиц и 345 наименований в списке литературы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ Во введении обоснована актуальность выбора микроэлементов крови в качестве объекта исследования и разработки прямых, не требующих предварительного разложения проб, методик их определения.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Данная глава состоит из двух разделов.

Первый раздел (1.1). Обоснован выбор Be, Cd, Hg, Pb и Tl в качестве приоритетных элементов для контроля здоровья человека. Кратко рассмотрены механизмы токсичности, основные симптомы острых отравлений и хронических интоксикаций, потенциальные группы риска, пути поступления и выведение элементов из организма, информативность различных биосубстратов при контроле воздействия Be, Cd, Hg, Pb, Tl. В качестве объекта исследования выбрана цельная кровь.

Второй раздел (1.2). Рассмотрены основные методы микроэлементного анализа биологических жидкостей: атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС), масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС), атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС), электрохимические методы, такие как инверсионная вольтамперометрия (ИВА), рентгенофлуоресцентный (РФА) и нейтронноактивационный анализ (НАА) и способы предварительной подготовки биопроб к анализу. Особое внимание уделено ИСП-МС и ААС с электротермическим способом атомизации (ААС-ЭТА) как основным в настоящее время методам определения Be, Cd, Pb, Hg, Tl в цельной крови.

Показано, что основным методическим приемом пробоподготовки для микроэлементного анализа является полная минерализация проб. Несмотря на значительный методический опыт по разложению проб биологических жидкостей, такой вариант пробоподготовки создает существенные ограничения – возникновение возможных систематических погрешностей, снижение экспрессности и увеличение стоимости анализа.

Обосновано преимущество прямого определения микроэлементов в цельной крови. Сформулирована цель исследования – разработка методического подхода, позволяющего проводить прямое определение бериллия, кадмия, ртути, свинца и таллия в цельной крови.

2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Данная глава состоит из двух разделов.

Первый раздел (2.1). Обоснован выбор Зеемановской модуляционной поляризационной спектрометрии (ЗМПС) в качестве наиболее перспективного варианта ААС для решения задачи прямого определения Be, Cd, Hg, Pb и Tl в крови человека. Проведено сравнение эффективности ЗМПС и Зеемановской коррекции с модуляцией магнитного поля. Согласно опубликованным данным адекватные аналитические сигналы для Зеемановских спектрометров с модуляцией магнитного поля получают при значениях оптической плотности неселективного поглощения не более 0.единиц. Это, вероятно, обусловлено недостаточной селективностью системы Зеемановской коррекции с модуляцией магнитного поля, связанной с её низкой временной гомологичностью (частота модуляции не более 50-100 Гц).

ЗМПС обладает высокой временной гомологичностью (частота модуляции 50 кГц) и позволяет учитывать спектральные помехи при значениях оптической плотности неселективного поглощения на уровне 2 – 2.5 единиц. Применение ЗМПС позволяет проводить прямой анализ биологических жидкостей, в частности, неминерализованных проб цельной крови.

Второй раздел (2.2). Описано приборное и материальное обеспечение работы. Измерения проводили на атомно-абсорбционном спектрометре с ЗМПС МГА-915МД (Люмекс, Россия), для дополнительных исследований использовали анализатор ртути РА-915+ (Люмекс). Для генерации элементной ртути применяли ртутно-гидридную приставку РГП-9(Люмекс). Использовали печи Массмана с интегрированной платформой Львова и печи без платформы. В качестве источников резонансного излучения применяли высокочастотные лампы (Люмекс) для всех Cd, Hg, Pb и Tl. Для Be использовали лампу с полым катодом (Кортек, Россия).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Данная глава состоит из четырех разделов, в которых описаны исследования, направленные на разработку методического подхода прямого определения Be, Cd, Hg, Pb и Tl в крови методом ААС-ЭТА в варианте ЗМПС и методик на его основе.

Первый раздел (3.1) Посвящен методическим исследованиям по прямому определению бериллия в крови. Были оптимизированы условия ТВП для печи с интегрированной платформой Львова, изучено влияние хлорида на аналитический сигнал и показана возможность проведения прямого анализа крови без применения химической модификации при пятикратном разбавлении крови деионизованной водой. Оптимизированные условия определения бериллия представлены в таблице 1. Правильность разработанной методики была доказана с применением стандартного образца (СО) состава цельной крови (таблица 3). Основные метрологические характеристики методики представлены в таблице 4.

Второй раздел (3.2) посвящен разработке методик прямого определения кадмия и свинца в крови. Определение легколетучих элементов требует применения химической модификации. Изучили влияние различных модификаторов поверхности атомизатора на аналитические сигналы кадмия и свинца. Данные по оптимизации (величины аналитических сигналов абсорбции и Sr) модификаторов поверхности атомизатора представлены на рисунке 1.

Применение модификации поверхности для свинца не привело к существенному увеличению чувствительности и воспроизводимости определений.

Для кадмия наблюдалось значительное увеличение сигнала и улучшение воспроизводимости результатов при использовании модификации поверхности атомизатора солями родия или платины. Эффективная Рисунок 1. Выбор модификаторов модификация поверхности поверхности при определении кадмия и платформы Львова позволила свинца (n = 5) устранить потери кадмия при резком подъеме температуры на стадии атомизации пробы.

Была показана возможность использования пятикратного разбавления проб крови при определении Pb и десятикратного при определении Cd с применением традиционного модификатора матрицы Pd(NO3)2, а также возможность работы без модификатора матрицы при двадцатикратном разбавлении проб крови для обоих элементов. Оптимальные параметры определения Cd и Pb, данные по оценке правильности с использованием СО состава цельной крови двух уровней концентрации элементов (фонового L-и токсического L-3) и метрологические характеристики разработанных методик представлены в таблицах 1, 3 и 4 соответственно.

Третий раздел (3.3) посвящен методическим исследованиям по прямому определению таллия в крови. При определении Tl с использованием платформы даже в чистых стандартных растворах была получена недостаточная воспроизводимость результатов. Поэтому важно было выбрать эффективные модификаторы поверхности, обеспечивающие высокую энергию связи аналит - поверхность, а также провести тщательную оптимизацию параметров ТВП. В качестве модификаторов поверхности использовали: Pd(NO3)2, RuCl3, RhCl3, H2PtCl6, Na2WO4. Оптимальный результат был получен при модификации поверхности солями родия.

Зависимости аналитического сигнала таллия от температур пиролиза и атомизации для оптимального модификатора RhCl3 и традиционного Pd(NO3)2 представлены на рисунке 2.

Использование солей родия для модификации не Нет H2SO4 NH4OH LiNO3 NH4NOтолько приводит к увеличению чувствительности определений, но и повышают стабильность аналитического сигнала при варьировании условий ТВП.

Применение эффективной модификации поверхности атомизатора и параметров ТВП оказалось недостаточным для устранения мешающего влияния матрицы крови. Было Рисунок 2. Зависимость относительного аналитического сигнала Tl (в долях от показано, что использования максимального при оптимизированных модификатора матрицы условиях) от температур атомизации и Pd(NO3)2 также не обеспечивает пиролиза при использовании Pd(NO3)2 и RhCl3 в качестве модификаторов эффективной стабилизации Tl в поверхности присутствии хлорида. Была получена неудовлетворительная воспроизводимость результатов (Sr ~ 15%).

Поэтому использовали комбинацию нитрата палладия с другими модификаторами: H2SO4, LiNO3, NH4NO3, NH3(водн.) NH4NO3. Данные по выбору модификаторов матрицы представлены на рисунке 3.

Оптимальный результат был Сигнал абсорбции Tl A Sr, % 0.02 Sr, % получен для комбинации Pd(NO3)2 – NH4NO3.

0.015 Воспроизводимость результатов значительно 0.01 улучшилась, а величина сигнала возросла за счет устранения 0.005 потерь Tl.

0 Таким образом, прямое Без мод. H2SO4 NH4OH LiNO3 NH4NOНемод. H2SO4 NH3(водн.) LiNO3 NH4NOопределение таллия в крови при Рисунок 3. Выбор модификатора минимальном пятикратном матрицы при определении таллия в крови.

разбавлении проб крови Все модификаторы применяли совместно с Pd(NO3)2 (n = 5) возможно только после модификация поверхности платформы Львова солями родия и применения комбинированного модификатора матрицы пробы Pd(NO3)2 – NH4NO3.

Оптимальные параметры определения Tl, данные по оценке правильности и метрологическим характеристикам разработанной методики представлены в таблицах 1, 3 и 4.

Четвертый раздел (3.4) посвящен прямому определению ртути в крови. Данный раздел состоит из двух подразделов. Первый подраздел (3.4.1) посвящен прямому определению ртути с непосредственным вводом разбавленной пробы крови в атомизатор. Были оптимизированы параметры ТВП, выбраны модификаторы поверхности и матрицы. Впервые для определения ртути в цельной крови использована послойная модификация поверхности (Na2WO4 и H2PtCl6). Показана эффективность такой послойной модификации для повышения энергии связи аналит-поверхность и стабилизации ртути при относительно высоких температурах пиролиза и атомизации. Для устранения мешающего влияния хлоридов использован традиционный модификатор матрицы Pd(NO3)2. Оптимальные параметры определения Hg, данные по оценке правильности и метрологические характеристики разработанной методики представлены в таблицах 1, 3 и 4.

Разработанная методика прямого определения ртути в крови позволяет надежно определять только токсические концентрации ртути в цельной крови. Для ртути важно определение также и фоновых концентраций в крови. Поэтому дальнейшие исследования были направлены на снижение пределов обнаружения (ПО) ртути (подраздел 3.4.2).

Таблица 1 – Условия определения Be, Cd, Pb, Tl и Hg при прямом введении проб в атомизатор (объем аликвотной порции 10 мкл) Be Cd Pb Tl Hg* Элементы t, с T, C t, с T, C t, с T, C t, с T, C t, с T, C Сушка 60 60 120 50 90 45 95 80 1Пиролиз 20 320 700 20 450 16 600 20 4Атомизация 2,0 122,0 2,0 2,2,0 2750 2200 2200 25Очистка 2,0 162,0 2,0 2,2,0 2800 2300 2400 26Степень 1/5 1/1/10 (1/20**) 1/5 (1/20**) 1/разбавления Na2WO4 и H2PtCl6 RhClМодификатор Нет H2PtCl(платформа Нет (платформа поверхности Львова) Львова) (послойно) 20 мкг Модификатор 20 мкг 20 мкг Pd(NO3)2, 20 мкг Нет Pd(NO3)2 Pd(NO3)матрицы 200 мкг Pd(NO3)(Нет**) (Нет**) NH4NOПримечание – * – При определении без платформы возможно использования объема аликвотной порции 20 мкл ** – При определении без модификатора матрицы Для увеличения чувствительности определений и снижения пределов обнаружения была разработана схема определения ртути в цельной крови без предварительного разложения проб с осаждением аналита в модифицированной графитовой 0.025 печи с интегрированной А Sr, % Сигнал абсорбции, отн. ед.

платформой Львова. Для отгонки 0.Sr, % паров ртути применяли ртутно0.0гидридную приставку (РГП). Были выбраны условия восстановления 0.(кислотность среды, тип и 0.0количество восстановителя, степень 0 0 разбавления проб крови), Немод. Na2WO4 Pd(NO3)2H2PtCl6 AuClNa2WO4,Na2WO4, H2PtCl6, Na2WO4, позволяющие проводить генерацию Рисунок 4. Выбор модификатора поверхности паров ртути без предварительного при определении Hg в крови с применением разложения проб крови. Совместное осаждения аналита в графитовой печи (n = применение тетрагидрофурана 5) (ТГФ) и изоамилового спирта позволило устранить значительное пенообразование в реакторе РГП.

Осаждение ртути в атомизаторе проводили при комнатной температуре, аналитический сигнал абсорбции регистрировали в условиях ААС-ЭТА измерения. Для осаждения ртути в графитовом атомизаторе применяли комбинации следующих модификаторов поверхности: Pd(NO3)2, Na2WO4, H2PtCl6, AuCl3. Результаты представлены на рисунке 4.

Впервые использована трехслойная модификация поверхности (Na2WO4, H2PtCl6, AuCl3) для сорбции паров ртути при её определении в цельной крови с отгонкой в графитовый атомизатор из РГП и показана её эффективность. Рисунок 5 иллюстрирует зависимость эффективности осаждения от скорости газа-носителя и времени отгонки при использовании оптимального трехслойного модификатора и двухслойного модификатора (Na2WO4, Pd(NO3)2). Трехслойная модификация обеспечивает значительно более высокую эффективность осаждения ртути по сравнению с двухслойной.

При работе со стандартными растворами ионов Hg (II) получили высокую эффективность и воспроизводимость осаждения паров ртути. Однако при определении Hg в реальных пробах неминерализованной крови было обнаружено заметное снижение эффективности сорбции ртути через 5-элементоопределений. Было установлено, что это связано с Рисунок 5. Зависимость эффективности осаждения влиянием матрицы крови.

ртути в атомизаторе от скорости потока газа Восстановление носителя и времени отгонки ртути из РГП при гидридообразующих использовании трехслойной (Na2WO4, H2PtCl6, AuCl3) элементов, в первую очередь и двухслойной (Na2WO4, Pd(NO3)2) модификации поверхности селена и свинца, и последующая отгонка летучих гидридов в атомизатор приводили к снижению эффективности осаждения ртути за счет связывания активных центров сорбции на поверхности платформы. Повышение температуры очистки печи до 1650С позволило устранить мешающее влияние гидридообразующих элементов (Se, Pb, а также As, Sb, Bi, Sn). Условия определения ртути с её отгонкой из РГП и осаждением в послойно модифицированном атомизаторе представлены в таблице 2. Оценка правильности и метрологические характеристики приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 2 – Условия определения ртути с осаждением аналита в модифицированном графитовом атомизаторе с платформой Львова Параметры ААС Параметры отгонки элементной ртути из РГП детектирования Параметр t, с T, C Параметр Значение Сушка 40 70 Время отгонки, с 1Атомизация 2 1250 Скорость потока носителя, л/мин 0,Объем аликвотной порции, мкл 500 – 20Очистка 2 16Разбавление проб крови 1/Среда 5 мл 2,5% HCl Na2WO4, 1,0 мл 1% раствора Модификатор H2PtCl6, Восстановитель NaBH4 в 0,1% NaOH поверхности AuClТГФ, изоамиловый (послойно) Пеногаситель спирт Таким образом, был разработан методический подход прямого определения Be, Cd, Hg, Pb и Tl в цельной крови человека на основе ААСЭТА в варианте ЗМПС. Он заключается в использовании высокоселективной ЗМПС, применении платформы Львова, тщательном выборе различных способов модификации поверхности атомизатора, матрицы крови, и параметров ТВП. Также предложена новая схема определения ртути в цельной крови с осаждением аналита в послойно модифицированном атомизаторе, не требующая предварительного разложения проб цельной крови.

На основе методического подхода были разработаны методики прямого определения элементов. Для доказательства правильности разработанных методик применяли анализ стандартных образцов состава цельной крови человека Seronorm™ Trace Elements Whole Blood L-1 (LOT 1003193, Sero, Норвегия) и L-3 и Seronorm™ Trace Elements Whole Blood L-3 (LOT 1003191, Sero). Результаты анализа стандартных образцов состава и паспортные значения концентраций представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Результаты анализа стандартных образцов состава цельной крови (P = 0,95; n = 6) Элемент L-1 L-Измеренная Паспортная Измеренная Паспортная концентрация, концентрация, концентрация, концентрация, мкг/л мкг/л мкг/л мкг/л (± 0,95; 6) (±0,95; 6) Be Не анализирован 0,018 ± 0,002 13,1 ± 0,7 12,4 ± 0,Cd 0,65 ± 0,03 0,67 ± 0,04 11,8 ± 0,4 12,3 ± 0,0,63 ± 0,03* 12,0 ± 0,5* Hg 2,00 ± 0,10** 1,97 ± 0,10 29,8 ± 1,6** 31,4 ± 1,30,9 ± 1,3*** Pb 15,2 ± 0,4 14,8 ± 0,5 650 ± 19 638 ± 14,4 ± 0,4* 602 ± 20* Tl Не анализирован 0,008 ± 0,002 31,2 ± 1,0 30,9 ± 1,Примечания – * – для определения без модификатора матрицы с двадцатикратным разбавлением проб крови ** –получено для методики с использованием РГП *** – получено для методики с прямым введением пробы в атомизатор Полученные результаты подтверждают правильность разработанных методик. Для оценки правильности во всем динамическом диапазоне применяли метод стандартных добавок. Были оценены пределы обнаружения, динамические диапазоны методик и воспроизводимость результатов анализа. Метрологические характеристики, а также опубликованные данные по содержаниям элементов в крови приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные метрологические характеристики разработанных методик Be Cd Pb Tl Hg Hg (РГП) Предел обнаружения*, мкг/л 0,08 0,05 0,85 0,5 3,5 0,0Динамический диапазон**, 0,27-50 0,17-55 2,8-530 1,7- 250 12-500 0,12-мкг/л Воспроизводимость Sr***, % 7 7 5 6 8 Референтные пределы, мкг/л 0,07-0,60 0,3-9 8-269 <0,05-0,5 0,6-Порог токсичности, мкг/л 20 5 100 8 Примечания – * – Предел обнаружения оценен по 3 критерию (n = 10) с учетом разбавления проб крови ** – нижняя граница соответствует пределу определения (10, n = 10) с учетом разбавления проб крови *** – соответствует середине динамического диапазона Анализ данных таблицы 4 показывает, что методики определения бериллия, таллия и ртути с непосредственным вводом разбавленной пробы крови в атомизатор позволяют надежно определять только токсические и субтоксические концентрации элементов, а методики определения кадмия, свинца и ртути с применением РГП позволяют определять и фоновые, и токсические концентрации элементов.

Методический подход, реализованных в разработанных методиках прямого определения, обладает рядом преимуществ по сравнению с ААСЭТА с предварительным разложением проб крови. Это – сокращение времени анализа, уменьшение себестоимости единичного элементоопределения, снижение пределов обнаружения элементов. Для Be и Cd достигаемые пределы обнаружения сопоставимы с ПО для ИСП-МС методик их определения, а для Hg с использованием осаждения паров в послойно модифицированном атомизаторе ПО для проб цельной крови превосходят возможности ИСП-МС.

4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК ПРЯМОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕРИЛЛИЯ, КАДМИЯ, СВИНЦА, ТАЛЛИЯ И РТУТИ Методики прямого определения Be, Cd, Pb, Tl и Hg с прямым введением разбавленной пробы крови в атомизатор были аттестованы Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Свидетельства об аттестации выданы ФГУП «Уральский научноисследовательский институт метрологии», г. Екатеринбург. Методики рекомендованы к применению в учреждениях Федерального медикобиологического агентства России.

Все разработанные методики используют в клинической диагностике воздействия токсичных металлов в поликлинике ФГБУН «Институт токсикологии» ФМБА России при обследовании жителей СанктПетербурга и Ленинградской области. В период времени с Рисунок 6. Уменьшение концентрации января по август 2012 г.

таллия в крови пациента по мере обследовано более 3прохождения лечения пациентов. Выявлено 12 случаев интоксикаций ртутью, 6 свинцом.

Установлен факт острого отравления таллием и осуществлен контроль лечения пострадавшего в течение месяцев (рисунок 6).

Методики определения Cd, Hg и Pb использовали при проведении биомониторинга на предприятиях, подведомственных ФМБА России в рамках Федеральной целевой программы Рисунок 7. Распределение концентрации химической и биологической ртути в цельной крови персонала заводов безопасности. Было обследовано 279 сотрудников двух предприятий Московской области.

На рисунках 7-9 представлены данные по распределению концентраций кадмия, ртути и свинца в цельной крови персонала этих предприятий (ФКП «НИИ Геодезия» и ФГУП «КНИИМ»).

Установлено, что санитарно – гигиенические условия на Рисунок 9. Распределение концентрации производстве находятся в кадмия в цельной крови персонала заводов пределах нормы. Пациенты с отдельными превышениями по Cd, Hg, Pb направлены на дополнительное обследование медико-санитарной частью предприятия. По результатам биомониторинга разработан проект методических рекомендаций ФМБА России «Выявление групп повышенного риска среди профессионально занятого населения, контактирующего с наиболее Рисунок 8. Распределение концентрации опасными металлами».

свинца в цельной крови персонала заводов На основе предложенных методик определения ртути и свинца разработаны отечественные стандартные образцы состава крови с аттестованными концентрациями указанных металлов (ГСО 9104-2008 и ГСО 9653-2010 соответственно).

ВЫВОДЫ 1. Разработан методический подход, позволяющий проводить прямое определение бериллия, кадмия, свинца, таллия и ртути в цельной крови на основе Зеемановской модуляционной поляризационной спектрометрии и многопараметрической оптимизации параметров анализа с использованием различных вариантов химической модификации графитового атомизатора и пробы.

2. Разработана новая схема определения ртути в крови без предварительного разложения проб с применением осаждения аналита в послойно модифицированной графитовой печи. Для осаждения ртути в атомизаторе предложена трехслойной модификации Na2WO4 – H2PtCl6 – AuCl3 и показана её высокая эффективность.

3. Разработаны методики прямого определения бериллия, кадмия, ртути, свинца и таллия в цельной крови. Методики позволяют определять в крови фоновые и токсические концентрации кадмия, ртути и свинца, а также токсические концентрации бериллия и таллия. Полученные пределы обнаружения бериллия, кадмия и ртути в цельной ртути сопоставимы с пределами обнаружения этих элементов для метода ИСП-МС.

4. Разработанные методики аттестованы и внедрены в клиническую практику научных и клинических учреждений, подведомственных Федеральному медико-биологическому агентству России.

Представлены результаты их использования в клинической диагностике и в научных биомедицинских исследованиях.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1) Соловьев Н.Д. Определение токсических и фоновых содержаний ртути в крови атомно-абсорбционным методом с электротермической атомизацией и Зеемановской модуляционной поляризациионной коррекцией фона / Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, Е.Б. Носова, Н.Д. Соловьев // Вестник СПбГУ, Сер. 4. – 2010. – № 4. – С. 97-104.

2) Solovyev N.D. Whole blood Thallium determination by GFAAS with high frequency modulation polarization Zeeman effect background correction / N.D. Solovyev, N.B. Ivanenko, А.A. Ivanenko // Biol. Tr. Elem. Res. – 2011. – V. 143. – P. 591-599.

3) Соловьев Н.Д. Контроль содержания Mn, Cr и Ni в крови электросварщиков методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией и Зеемановской коррекцией фона / А.А. Иваненко, Н.Б. Иваненко, Н.Д. Соловьев, И.В. Блаженникова // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. – 2011. – № 2. – С. 41-46.

4) Соловьев Н.Д. Определение микроэлементов в биологических жидкостях / Н.Б. Иваненко, А.А. Ганеев, Н.Д. Соловьев, Л.Н. Москвин // Журн. аналит. химии. – 2011. – Т. 66, № 9. – С. 900915.

5) Соловьев Н.Д. Определение бериллия и никеля в крови атомноабсорбционным методом с электротермической атомизацией и Зеемановской модуляционной поляризационной коррекцией фона / Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, Е.Б. Носова, Н.Д. Соловьев // Вестник СПбГУ, Сер. 4. – 2011. – № 3. – С. 96-102.

6) Соловьев Н.Д. Определение микроэлементов в биологических жидкостях методом ААС-ЭТА с Зеемановской коррекцией фона / Н.Д.

Соловьев, Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, В.А. Кашуро // Вестник ОГУ. – 2011. – № 15(134). – С. 127-130.

7) Соловьев Н.Д. Определение химических форм микроэлементов в биологических объектах / Н.Б. Иваненко, Н.Д. Соловьев, А.А. Иваненко, Л.Н. Москвин // Аналитика и контроль. – 2012. – Т. 16, № 2. – С. 109-133.

8) Solovyev N.D. Application of Zeeman Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry with High-Frequency Modulation Polarization for the Direct Determination of Aluminum, Beryllium, Cadmium, Chromium, Mercury, Manganese, Nickel, Lead, and Thallium in Human Blood / N.B. Ivanenko, N.D. Solovyev, A.A. Ivanenko, A.A. Ganeev // Arch.

Environ. Contam. Toxicol. – 2012. – V. 63 – P. 299-308.

Другие публикации по теме диссертационного исследования:

9) Соловьев Н.Д. Прямое определение фоновых и токсических содержаний таллия в крови человека методом ААС с ЭТА / А.А. Иваненко, Н.Б. Иваненко, Г.В. Рутковский, М.Л. Александрова, Е.Б. Носова, Н.Д. Соловьев // Материалы II съезда российского общества медицинской элементологии. – 2008 – Тверь, Россия. – С. 35.

10) Соловьев Н.Д. Прямое определение токсических содержаний ртути в крови человека методом ААС с ЭТА и Зеемановской коррекцией фонового поглощения / Н.Д. Соловьев, А.А. Иваненко, Г.В. Рутковский, Н.Б. Иваненко, Е.Б. Носова // Материалы II съезда российского общества медицинской элементологии. – 2008– Тверь, Россия. – С. 38-39.

11) Соловьев Н.Д. Прямое определение ртути в крови на уровне токсической концентрации методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизациией / Н.Д. Соловьев, А.А. Иваненко, Г.В. Рутковский, Н.Б. Иваненко, Е.Б. Носова // Микроэлементы в медицине. – 2009. – Т. 10, № 1-2. – С. 79-84.

12) Соловьев Н.Д. Разработка методик прямого определения ртути в цельной крови человека / М.Л. Александрова, А.А. Иваненко, Н.Б. Иваненко, Е.Б. Носова, Г.В. Рутковский, Н.Д. Соловьев. // Труды института токсикологии, посвященные 75-летию со дня основания, под. ред. проф. Нечипоренко С.П. – 2010. СПб – С. 5-15.

13) Соловьев Н.Д. Определение микроэлементов в биологических жидкостях / Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, Л.Н. Москвин, А.А. Ганеев, Н.Д. Соловьев // Материалы съезда аналитиков России «Аналитическая химия – новые методы и возможности». – 2010. – Москва, Россия. – C. 128.

14) A.A. Ivanenko, N.B. Ivanenko, Solovyev N.D., Rutkovsky G.V.

Determination of trace elements in biological fluids. //Materials of the 4th International FESTEM Symposium on Trace Elements and Minerals. – 2010. – St. Petersburg, Russia. – P. 9.

15) Соловьев Н.Д. Оценка степени повреждения ядерной ДНК в клетках периферической крови людей, профессионально связанных с воздействием сварочных аэрозолей / Н.В. Томилин, А.Н. Петров, О.А.

Филько, А.В. Храброва, Н.Е. Соловьева, Т.М. Иванова, Г.В. Шестова, К.В. Сизова, Т.Ф. Черняк, Г.В. Рутковский, Р.К. Глушков, А.А.

Иваненко, Н.Д. Соловьев // Материалы научно-практической конференции «Актуальные вопросы промышленной токсикологии». – 2010. – Москва, Россия. – С. 120-123.

16) Соловьев Н.Д. Использование атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией при быстром прямом определении микроэлементов в биосредах / Н.Д. Соловьев, А.А. Иваненко, Н.Б.

Иваненко // Материалы всероссийская научная конференция молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия», посвященная 120-летию со дня основания Института экспериментальной медицины». – 2010. – Санкт-Петербург, Россия. – Медицинский академический журнал. 2010 – Т. 10, № 5. – С. 109.

17) Соловьев Н.Д. Прямое определение свинца в крови методом атомноабсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией и зеемановской коррекцией неселективного поглощения / И.В.

Блаженникова, Н.Д. Соловьев // Материалы V всероссийской конференции студентов и аспирантов «Химия в современном мире». – 2011. – Санкт-Петербург, Россия. – С. 25-26.

18) Соловьев Н.Д. Определение микроэлементов в крови методом ААСЭТА с зеемановской коррекцией фона / Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, Н.Д. Соловьев // Материалы российской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии». – 2011. – Санкт-Петербург, Россия. – С. 76.

19) Соловьев Н.Д. Оценка степени повреждения ядерной ДНК в клетках периферической крови людей, профессионально связанных с воздействием вредных химических факторов / Н.В. Томилин, А.Н.

Петров, О.А. Филько, А.В. Храброва, Н.Е. Соловьева, Т.М. Иванова, Шестова Г.В., Сизова К.В., Черняк Т.Ф., Рутковский Г.В., Глушков Р.К., Иваненко А.А., Н.Д. Соловьев // Материалы российской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии». – 2011. – Санкт-Петербург, Россия. – С. 77.

20) Соловьев Н.Д. Методическое обеспечение биомониторинга эссенциальных и токсичных микроэлементов в биологических жидкостях / Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, Н.Д. Соловьев. В.А.

Кашуро // Материалы научно-практической конференции «Актуальные вопросы радиационной медицины и промышленной токсикологии». – 2012. – Красноярск. – С. 75.

21) Соловьев Н.Д. Обоснование алгоритма выявления групп повышенного риска среди профессионально занятого населения, контактирующего с металлами / Л.В. Луковникова, А.С. Иванова, В.Д. Великова, Т.М.

Иванова, Н.Б. Иваненко, А.А. Иваненко, К.И. Стосман, Н.Д.

Соловьев, Р.К. Глушков // Материалы научно-практической конференции «Актуальные вопросы радиационной медицины и промышленной токсикологии». – 2012. – Красноярск. – С. 65.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.