I Всероссийская конференция с международным участием на тему "Химический анализ и медицина"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Высшего Образования Республики Узбекистана

Национальный университет Узбекистана имени М. Улугбека

Факультет химия

Реферат

по предмету: Аналитическая химия

на тему: I Всероссийская конференция с международным участием на тему «Химический анализ и медицина»

Выполнила:

Ходжаева Хидоятхон



MIURA GO-xHT: Системы для подготовки образцов перед ГХМС анализом (определение диоксинов и ПХБ) MIURA GO-2HT / 4HT / 6HT

Исследовательская организация, специализирующая в области изучения окружающей среды, «Miura Institute of Environmental Science», большое внимание уделяет мониторингу содержания таких токсичных компонентов, как диоксины и полихлорированные бифенилы (ПХБ) в объектах окружающей среды, а также работает над развитием и коммерциализацией технологий анализа объектов окружающей среды.

Обладая колоссальным опытом в разработке аналитических методов для анализа объектов окружающей среды, пищевых продуктов и сырья для их производства, а также являясь европейским дистрибьютором MIURA Co. Ltd., Shimadzu Europa GmbH предлагает комплексное решение для определения диоксинов и полихлорированных бифенилов (ПХБ), включающее системы серии GO-xHT для предварительной очистки (clean-up) образцов и тандемный газовый хроматоматомасс-спектрометр серии TQ.

Такое решение может быть с успехом использовано для анализа таких образцов, как пищевые продукты и сырье для их производства, корма, почва, сточные и природные воды и пр.



Возможности

Системы GO-xHT позволяют существенно увеличить производительность работы аналитических лабораторий, повысить эффективность научных исследований и тем самым сократить время необходимое для возвращения инвестиций (ROI)

· Отсутствие перекрестного загрязнения

Благодаря конструкции без переключающих кранов и набору колонок для одноразового использования риск перекрестного загрязнения при серийном анализе практически сведен к нулю.

· Пониженный расход растворителя

Отсутствие переключающих клапанов и оптимизированная схема подачи растворителя и минимальный мертвый объем системы обеспечивают пониженный по сравнению с традиционными методами расход растворителя. К тому же пробоподготовка с использованием систем GO-xHT не требует использования хлоросодержащих растворителей. Все это способствует существенному снижению расходов и, соответственно, увеличивает рентабельность аналитической лаборатории.

· Одновременная подготовка до 6 образцов

Конфигурация систем GO-xHT легко может быть настроена под требования конкретной аналитической лаборатории в зависимости от предполагаемых объемов анализов. Системы могут комплектоваться 1-3 независимо управляемыми двухколоночными модулями, обеспечивая в последнем случае одновременную подготовку к анализу 6 образцов. Полная автоматизация процесса очистки делает пробоподготовку как никогда простой и эффективной.

Три возможных конфигурации системы.

Система GO-xHT может поставляться с 2, 4 или 6 установленными колонками.

Комплексное решение для определения диоксинов и ПХБ, включающее экстракцию, очистку и ГХМС-анализ

Три ведущих производителя оборудования для аналитической химии, Shimadzu Corporation, BUCHI Laboratory Equipment и MIURA Co. Ltd., объединили свои возможности и представили на рынок комплексное решение для определения диоксинов и ПХБ в самых различных образцах, включая такие сложные, как пищевые продукты и почва. Комплексное решение, получившее название «DIOXINS S3», включает систему для экстракции растворителем под давлением (PSE) BUCHI SpeedExtractor E-914/E-916, систему для очистки (clean-up) MIURA GO-xHT и тандемный газовый хроматомасс-спектрометр Shimadzu серии TQ. Такое комплексное решение обеспечивает высокопроизводительный, точный, надежный и высокочувствительный анализ в полном соответствии с европейскими нормативами ЕС 589/2014.



I Всероссийская конференция с международным участием «Химический анализ и медицина»

В Москве 2015 году с 9 по 12 ноября прошло I Всероссийская конференция с международным участием «Химический анализ и медицина» . В этом конференции вставлялось своей цель обеспечить более тесное общение и обмен знаниями между специалистами в области аналитической химии и медицины для совместного решения основных проблем, связанных со здоровьем и экологией человека. На конференции было рассмотрены важнейшие достижения в области аналитической химии и их использование в медицинской сфере, в частности, в клинико-диагностической области и было представлено более 150 тезисов.

Устройство секвенирования ДНК «НАНОФОР 05»

Алексеев Я.И. , Курочкин В.Е.,Веретенников А.В.3.

Благодаря финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ и Технологической Платформы «Медицина будущего» Институтом аналитического приборостроения РАН, ЗАО «Синтол» и Экспериментальным заводом научного приборостроения РАН был создан первый российский секвенатор «НАНОФОР 05».Мировой рынок секвенаторов существует 29 лет.

В конце 1986 года компанией «Applied Biosystems» (США) был разработан первый секвенатор ABI 370A

Sequencer, способный секвенировать в день 12 000 п.н.

В настоящее время наиболее производительные секвенаторы могут секвенировать за 1 запуск 1000 х 109 п.н.

Рынок секвенаторов ДНК можно разделить на 2 сегмента в зависимости от технологии, лежащей в основе принципа работы приборов:

1) «капиллярные» (или «классические», «сэнгеровские») секвенаторы, в которых расшифровка нуклеотидной последовательности ДНК идёт после проведения реакции секвенирования;

2) секвенаторы второго поколения, NGS- (Next Generation Sequencing), или «полногеномные» секвенаторы, в которых расшифровка генома идёт непосредственно в ходе реакции секвенирования.

Российский рынок секвенаторов, по оценкам экспертов, составляет в натуральном выражении не более 1000 приборов. При этом количество «капиллярных» секвенаторов составляет не менее 85% от всего количества ис-пользуемых секвенаторов. Большинство закупленных в России NGS-секвенаторов используются эпизодически из-за дороговизны расходных материалов.

Соответственно, количество анализов (секвенирование и фрагментный анализ), проводимых на «капилляр-ных» секвенаторах, в несколько сот раз превышает количество «прочитанных» на NGS-секвенаторах геномов, составляя примерно 200 000 - 300 000 анализов в год в России.

На мировом рынке секвенаторов также преобладают «капиллярные» секвенаторы. Несмотря на появление на рынке секвенаторов второго поколения, существует целый ряд задач, которые можно быстро и экономно решить на «классических» секвенаторах. К таким задачам относятся:



Рис. 1. Электрофореграмма продуктов секвенирования, полученная на приборе «НАНОФОР 05». Стрелкой указана выявленная мутация.

Рис. 2. Электрофореграмма разделения продуктов амплификации, полученных от ДНК матери (верх), отца (середина) и ребенка (низ) по каналу ROX.

1) секвенирование генетических вставок в плазмиды;

2) секвенирование ПЦР-продуктов.

3) ДНК-идентификация личности;

4) определение отцовства, определение степени родства;

5) определение однонуклеотидных полиморфизмов (SNP - Single Nucleotide Polymorphism), обнаружен-ных с помощью ПЦР. SNP обуславливают наследственную предрасположенность к мультифакторным заболеваниям, индивидуальную чувствительность организма к лекарственным препаратам.

6) генотипирование человеческой ДНК, т.е. обнаружение неизвестных SNP в анализируемых участках гена;

7) генотипирование микроорганизмов, например, обнаружение неизвестных ранее мутаций в геноме ми-кобактерий туберкулёза, ответственных за лекарственную устойчивость к антибактериальным препа-ратам; или генотипирование возбудителей особо опасных инфекций, что необходимо для выявления источника распространения инфекции;

8) генотипирование (паспортизация) ценных пород животных и сортов растений с целью их селекции;

«НАНОФОР 05» представляет собой аналог 8-канального генетического анализатора «3500 Genetic An-alyzer» производства компании «Life Technologies» (сейчас «Thermo Fisher Scientific»).

По целому ряду важнейших технических и пользовательских характеристик «НАНОФОР 05» превос-ходит «3500 Genetic Analyzer»: он является прибором открытого типа, т.е. предоставляет возможность ис-пользования реагентов любых производителей, имеет 7-цветную схему детекции, что позволяет анализи-ровать больше разных ДНК-мишеней в одном образце одновременно, а также имеет срок гарантии 2 года, стоит в 2 раза дешевле импортного аналога, значительно экономнее в эксплуатации.

Определение тяжелых металлов в бадах, лекарственных растениях, биологических жидкостях методами ААС, ИСП-ОЭС, ИСП-МС после микроволновой пробоподготовки

Контроль содержания тяжелых металлов в различных биологических, фармацевтических пробах, добавках с каждым годом все более актуален. Например, с 2013 года по методам Американской фармакопеи 232/233 для этого требуется сочетание ИСП-ОЭС/ИСП-МС и микроволнового автоклавного разложения.

Ключевыми критериями достоверности такого анализа являются: полнота минерализации пробы, отсут-ствие потерь летучих элементов, таких как Hg, As и др., особенно на этапе пробоподготовки, достаточная чувствительность выбранного спектрального метода и, величины навески, наконец, само спектральное определение, прежде всего, учитывающее спектральные помехи в ИСП-ОЭС, удаление комплексных ио-нов и изобарных интерференций в ИСП-МС, оптимизацию стадии температурной программы графито-вой печи в ЭТААС.

Наиболее тяжелыми для микроволновой минерализации органическими пробами являются предельные

и ароматические длинноцепочечные у.в. Одними из наиболее близких к таковым являются БАДы на мас-ляной основе, растительные препараты масличных культур, смолистые материалы, например, березовые почки. Такие пробы требуют больших температур для минерализации, лимитированные величины навесок, аккуратного нагрева с плавным увеличением температуры разложения. Последнее касается и т. н. реактив-ных проб, например, эфирных масел, получаемых из растительного сырья, препаратов индивидуальных аминокислот. Их экспрессная минерализация с быстрым нагревом может приводить к сбросу давления в автоклавах и потере летучих элементов.

Использование сильных ионообменников для хроматографического анализа белков и пептидов

Обычно, слабые ионообменники используются для разделения биомолекул, таких как пептиды, белки, моноклональные антитела и ДНК. Данная презентация продемонстрирует преимущества использования сильных ионообменных фаз и опишет некоторые примеры превосходного разделения для этих биомо-лекул. Мы, также, продемонстрируем возможность использования этих сильных ионообменников для пептидного картирования триптических гидролизатов БСА. Такие важные моменты, как оптимизация градиента и элюента, также будут отражены.

Сравнительные исследования продемонстрируют преимущества сильного катионита YMC-BioPro SP-F, перед слабыми катионитами. Для этого будут представлены результаты разделения для различных белков и человеческих моноклональных иммуноглобулинов (IgG1).

Матрицей ионообменных материалов YMC-BioPro IEX являются как пористые, так и не пористые гидрофильные полимерные частицы с низкой неспецифической адсорбцией и размером частиц от 3 до 75 мкм, пригодные для всего спектра применений. Доступны как сильные анионообменники (четвертичный амин, YMC-BioPro QA), так и сильные катионообменники (сульфопропил, YMC-BioPro SP). По срав-нению с традиционными ионообменными материалами, они демонстрируют более высокую обменную емкость и более высокий выход биомолекул, с более низким неспецифическим связыванием.

Лабораторный мониторинг новых оральных антикоагулянтов

Антагонисты витамина К больше не являются единственным вариантом для лечения венозной тромбо-эмболии (ВТЭ) или для предотвращения инфаркта. В настоящее время новые оральные антикоагулянты (НОАК, ривароксабан и дабигатран, прямые ингибиторы факторов Ха и IIa соответственно), являются без-опасной и эффективной альтернативой варфарина для профилактики ВТЭ, при заменах тазобедренного или коленного суставов, для профилактики кардиоэмболии у пациентов с фибрилляцией предсердий, а также для лечения ВТЭ. Однако, существуют определенные ситуации, когда для клинического ведения пациентов необходимо знать точные концентрации НОАК в плазме. До настоящего времени не существовало легкодо-ступных методов измерения уровня этих препаратов или их анти-факторной активности. Установлено, что активированное частичное тромбопластиновое время, протромбиновое и тромбиновое время не подходят для этой цели. Высоко эффективная жидкостная хроматография в тандеме с масс-спектрометрией может быть использована для измерения уровня ривароксобана в диапазоне от 0,50 до 500 мкг/л. Однако эта методика мало доступна для рутинного клинического применения. В настоящее время общепризнанным методом для определения количества ривароксобана в крови становится методика, основанная на опреде-лении его анти Xa активности.

Для прямых ингибиторов тромбина активированное частичное тромбопластиновое время не может быть использовано для оценки количества препарата в плазме, так как имеет довольно низкую корре-ляцию с уровнями дабигатрана и, кроме того, зависит от многих факторов, в том числе от присутствия волчаночного антикоагулянта и от повышенного уровня фактора VIII в условиях воспалительных про-цессов.

В настоящее время для этих целей используются метод определения анти IIa активности с помощью хромогенного субстрата, специфичного тромбину и метод разбавленного тромбинового времени, обла-дающие линейностью практически во всем терапевтическом диапазоне концентраций используемых пре-паратов.

Иммунохимические методы анализа в медицинской диагностике: современные задачи и решения

Расширение знаний о молекулярных механизмах патологических процессов и дисфункций, а также из-менения в системе оказания медицинской помощи обусловили необходимость методического перево-оружения медицинской диагностики. Двумя основными тенденциями в развитии средств современной диагностики являются рост доли анализов, выполняемых вне специализированных лабораторий, а также востребованность высокопроизводительных методов тестирования, позволяющих получить информа-цию о наличии и содержании большого числа (десятки) соединений за минимальное (5-15 минут) время.

В докладе будут представлены разработки новых иммунохимических методов анализа, удовлетворяю-щих этим требованиям.

Рассмотрены возможности различных видов иммуносенсоров и иммунохроматографических тест-систем для решения задач медицинской диагностики. Важным достоинством иммунохроматографиче-ского анализа является использование принципа «сухой химии», когда все необходимые для анализа ре-агенты предварительно нанесены на тест-полоску, и ее контакт с анализируемой пробой инициирует все специфические взаимодействия и развитие детектируемого сигнала. Рассмотрены различные маркеры, в том числе - неорганические наночастицы, используемые в медико-диагностических системах. Пред-ставлены данные по влиянию размеров наночастиц и состава их комплексов с иммунореагентами на ха-рактеристики аналитических методов, а также разработки, направленные на управление продолжитель-ностью, чувствительностью и специфичностью анализа. На примерах аллергодиагностики и детекции кардиомаркеров показаны преимущества применения полупроводниковых флуоресцентных наночастиц (квантовых точек), выявляемых с существенно более низким пределом обнаружения по сравнению с окрашенными маркерами. Дается теоретический и экспериментальный анализ требований, предъявля-емых к экспрессным тест-системам при серодиагностике - выявлении в крови антител, специфичных к определенному соединению. Рассмотрены пути повышения производительности и диагностической значимости внелабораторных иммунохимических систем на основе мультипараметрического анализа, позволяющего одновременно детектировать значительное количество соединений. На примерах опреде-ления значимых для медицинской диагностики соединений (кардиомаркеры, маркеры воспалительных процессов, токсины, патогенные микроорганизмы и др.) представлены возможности иммуноаналитиче-ских методов и их преимущества в сравнении с другими используемыми в практике подходами.

Использование изотопной масс-спектрометрии в диагностической медицине



Анализ медицинских объектов с использованием оптических биосенсоров типа Biacore

Оптические биосенсоры, работающие на эффекте поверхностного плазмонного резонанса (SPR) - высокоэф-фективные приборы, которые позволяют регистрировать любые межмолекулярные взаимодействия в реальном

времени без использования каких-либо меток или сопряженных процессов. Из полученных серийных сенсо-грамм легко вычисляются кинетические, равновесные и термодинамические параметры взаимодействий. По-этому SPR биосенсоры с успехом используются в фундаментальных и прикладных исследованиях медицинских объектов, таких как:

(1) анализ аффинности, специфичности и кросс-реактивности антител, что делает SPR технологию незамени-мой при разработке новых иммунных лекарств и иммуно-химических тест-систем;

(2) анализ взаимодействия прототипов новых лекарств с белком-мишенью; хроматографический анализ окружающая среда

(3) аффинное выделение потенциальных белков-партнеров целевых молекул и их комплексов из лизата биологического материала с их последующей идентификацией с помощью LC-MS/MS анализа;

(4) высокоточный анализ пикомолярных концентраций белков-маркеров заболеваний в плазме крови человека.

Среди коммерчески доступных SPR биосенсоров модели типа Biacore (GE Healthcare, США), осна-щенные 4-х канальной управляемой микрофлюидной системой с 4 проточными нано-кюветами, явля-ются «рекордсменами» по чувствительности, низкому уровню шума, стабильности базового сигнала, минимальной молекулярной массе регистрируемого аналита и минимальному расходу биоматериалов.

С использованием SPR биосенсоров типа Biacore нами разработаны оригинальные варианты прямого аналитического и препаративного молекулярного фишинга для выявления потенциальных участников белок-белковых и белок-пептидных взаимодействий в живых системах. Метод основан на совмещении SPR технологии с колоночной хроматографией и LC-MS/MS идентификацией белков. Его применимость была продемонстрирована как в случае высокомолекулярных (белки, пептиды), так и низкомолекуляр-ных (производные изатина) иммобилизованных лигандов. Подход был успешно применен в интерактом-ных исследованиях, выполняемых в рамках:

(1) Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы по проекту «Протеом человека» для выявления в лизате ткани печени человека возможных мо-лекулярных партнеров 7 целевых белков, кодированных в 18-й хромосоме человека;

(2) Комплексного гранта РФФИ (13-04-40108-К) для выявления в лизате иммортализованных нейрональ-ных клеток человека потенциальных белков-партнеров, взаимодействующих с различными изоформа-ми металл-связывающего домена бета-амилоида, которые играют ключевую роль в развитии болезни Альцгеймера.

(3) Грантов РФФИ (11-04-01163 и 15-04-01545) по изучению изатин-связывающих белков в норме, при

гравитационной разгрузке и при нейродегенеративной патологии.

Аналитическое оборудование Shimadzu для комплексных медико-биологических исследований

Стремительное развитие биологических наук на рубеже 20-21 веков привело к появлению новой дис-циплины - молекулярной медицины. По срав нению с традиционной, молекулярная медицина имеет дело не со следствием (симптомы заболе вания), а с причиной, а именно - определяет те молекулы, которые ответственны за развитие па тологического процесса. Таким образом, проведение быстрой и точной диа-гностики становится неразрыв но связанным с аналитическими методами, обеспечивающими анализ хи-мического состава на мо лекулярном и внутримо лекулярном уровнях.

Компания Shimadzu (Япония) производит уни кальную линейку аналитического оборудова ния для комплексных медико-биологических исследований.

Газовые хроматографы и хроматомасс-спектрометры (ГХМС) используются для выявления типов микроорганизмов на основе данных о наборе жирных кислот, присутствующих в биологических средах.

Большое количество метаболомных исследований выполняется с использованием ГХМС. Высокоско-ростные квадруполи Shimadzu широко используются при выявлении маркеров различных заболеваний, что делает возможной раннюю диагностику.

Высокоэффективная жидкостная хроматография с тандемными квадрупольными масс-селективными детекторами становится основной техникой в проведении неонатального и пренатального скрининга, а также в фармакокинетических исследованиях.

Спектроскопия MALDI (ионизация лазерной десорбцией при содействии матрицы) является мощным инструментом при исследовании белковых молекул, и поэтому широко используется в протеомных ис-следованиях: ранняя диагностика на основе сравнения протеомов здорового и больного человека, иден-тификация микроорганизмов, возможность наблюдения распределения белков, пептидов, эндогенных соединений в тканях (локализация опухолей), Изучение посттрансляционных модификаций белков и др.

Компания Shimadzu развивает новое инструментальное направление - приборы для визуализации мо-лекулярных процессов. Компания уже представила на рынке приборы этого направления: масс-микроскоп

iMScope TRIO, совмещающий мощный оптический микроскоп и MALDI спектрометр, и LABNIRS - прибор для визуализации мозговой деятельности.

Многокомпонентный диодный лазерный спектроанализатор для скрининговой диагностики содержания биомаркеров в выдыхаемых компонентах воздуха

Проведение скрининговых дыхательных тестов является эффективным методом оценки функциональ-ного состояния организма. Под скрининговым исследованием в медицине понимают комплекс мер, направленных на выявление скрытых заболеваний в популяции обследуемых (выявление «групп ри-ска» по конкретным заболеваниям) при отсутствии ярко выраженных симптомов болезни. Основными требованиями к скрининговым тестам является простота, неинвазивность и безопасность процедуры тестирования, высокая скорость обработки данных, возможность выявления заболеваний на ранней стадии. Анализ газообразных биомаркеров в выдохе человека является одним из перспективных и быстроразвивающихся методов неинвазивной диагностики. Помимо основных атмосферных молекул (H2O, 12CO2, N2, O2) в выдыхаемом человеком воздухе выявлено более 1000 соединений с концентра-циями на уровне ppb-ppm. Образование этих соединений связано с биохимическими метаболическими процессами в организме. Несмотря на интенсивные исследования в этой области, связь концентрации молекулярного компонента в выдыхаемом воздухе с конкретной патологией установлена лишь для не-скольких десятков молекул (например, дыхательные тесты определения С2Н5ОН, 13СО2, 12СО2, CO, NO).На базе диодных лазеров (ДЛ) ближнего ИК диапазона с волоконным выводом излучения разрабо-тан экспериментальный прототип многоканального газоанализатора для неинвазивных скрининговых медико-биологических исследований. Прибор позволяет одновременно в порции выдыхаемого воздуха определять биомаркеры компонентов воздуха:

12CO2, 13CO2, CH4, H2S. Измерения концентраций моле-кул проводятся в многопроходной кювете Эрио с полной длиной оптического пути 26 м и объемом 2,5 л. В качестве ДЛ используются два лазерных модуля NEL фирмы NTT Electronics. Детектирование CH4 осуществляется в диапазоне длин волн 1,65 мкм, 12CO2, 13CO2и H2S - в диапазоне 1,60 мкм. Измерения проводятся в режиме реального времени.

В терапевтической клинике ГКБ №12 г. Москвы была проведена клиническая апробация диодно-лазерной спектрометрии для газоанализа, в ходе которых исследовалось содержание CH4, 13CO2, 12CO2 и H2S в выдыхаемом воздухе у практически здоровых лиц и у пациентов с различными заболеваниями при их удовлетворительном самочувствии. Исследование содержания этих биомаркеров проводились при различных физиологических состояниях человека: в покое, при дозированной физической нагруз-ке, психоэмоциональном стрессе и пищевой нагрузке. Одновременно фиксировались показатели пуль-соксиметрии (SpO2, ЧСС), АД, ЧДД, глюкоза крови. Воздействие нагрузочных факторов существенно изменяло содержание состава биомаркеров выдыхаемого воздуха (см. графики и таблицы). Наиболее существенно и закономерно на высоте нагрузки по отношению к исходным в покое изменялись параме-тры СО2, СН4, ЧСС, ЧД, SpO2, глюкоза крови. Исходное повышение содержания 12СО2 свидетельствует о скрытых или явных нарушениях газообменной функции легких или о снижении основного обмена. Это может быть косвенным маркером скрыто протекающих заболеваний органов дыхания, гипофунк-ции щитовидной железы и др. патологических процессов. При нагрузке при сравнении с покоем в выдыхаемом воздухе существенно снижается уровень СН4, который «сгорает» в результате ускорения метаболических реакций. Показатели 13СО2 четко коррелируют с функциональным состоянием желу-дочного пищеварения (реагируют на прием пищи, наличия функциональных нарушений желудочно-кишечного тракта), что подтверждается многочисленными клиническими исследованиями уреазных дыхательных тестов.

Основными выводами результатов предварительной клинической апробации газоанализа выдыхае-мого воздуха методом диодно-лазерной спектрометрии (ДЛС) являются: 1) Применяемый метод ДЛС соответствует требованиям, предъявляемым к скрининговым инновационным технологиям для выяв-ления скрыто протекающих патологических процессов и функциональных нарушений у человека. 2) Выявляемые отклонения параметров газообразных метаболитов выдыхаемого воздуха человека в ус-ловиях различных нагрузок позволяют обоснованно определить группы риска скрытых заболеваний и оценить степень функциональных нарушений. 3) Констуктивные усовершенствования газоаналитиче-ского ДЛС-устройства позволили упростить процедуру обследования пациентов, обеспечить его высо-кую мобильность и повысить безопасность его применения в массовых скрининговых медико-физио-логических исследованиях.

Масс-спектрометрический анализ медицинских объектов

Рассмотрены наиболее важные вопросы, относящиеся к анализу медицинских объектов (физиологиче-ские жидкости, ткани и другие биообразцы) методами масс-спектрометрии (МС) и хроматомасс-спектро-метрии (ХМС) - наиболее чувствительными и специфичными методами молекулярного анализа. Обсуж-даются «горячие» области МС/ХМС и их применение в (а) клинической диагностике и (б) фармакоки-нетике, а также (в) состояние и перспективы развития нескольких «-омик» - новых научных областей, в значительной мере основанных на применении МС. Сопоставлены достоинства и недостатки различных методов и вариантов МС и ХМС.

Охарактеризованы области клинической диагностики, в которых МС/ХМС играет значительную роль:

анализ выдыхаемого воздуха, идентификация микроорганизмов, скрининг новорожденных, эндокрино-логия, лекарственная терапия, маркерные пептиды и белки, масс-спектрометрическая визуализация.

Анализируются общие проблемы определения биомаркеров, переход от академических исследований к практической диагностике.

Рассмотрены варианты МС, применяемые в фармакокинетике, и ее место в ряду биомедицинских проблем. Сравнивается чувствительность и селективность МС высокого разрешения и тандемной МС.

Преимущества применения МС в фармакокинетике отмечены на примере определения препаратов бупре-норфина и налоксона в плазме крови пациентов методом ХМС.

Анализируется современное состояние «-омик», отмечены их реальные и потенциальные достижения.

Затронуты наиболее распространенные «-омики», в т.ч. те из них, в которых основную роль играет МС и ХМС: протеомика, метаболомика, липидомика и гликомика. Приведен обзор работ по липидомике, вы-полненных в лабораториях авторов и относящихся к липидам плазмы крови человека и легочному лаважу мышей.

Спектрофотометрическое определение борной кислоты в водах

Потребность в боре для народного хозяйства России непрерывно возрастает. Бор и его соединения используются, в частности, в сельском хозяйстве, бытовой химии, фармацевтике и др. Широкое использование бора ведёт к его накоплению в окружающей среде (ОС) и организмах, с другой - к недостатку его, например, в почвах.

Недостаточное содержание бора приводит к потере урожайности, при избытке же его в ОС возникает потенци-альная угроза для животных (ПДК бора в питьевой воде в странах ЕС 0,1 мг/л, в России - 0,5 мг/л, в пресных водоемах рыбохозяйственного значения - 0,017 мг/л; в пищевых продутах 0,5 мг/кг Требуется строгий контроль за содержанием бора в водах и почвах.Для определения бора в водах различной истории и целевого назначения на уровне ПДК необходимы достаточно чувствительные методики. Инструментальные методы требуют дорогостоящего оборудования, наличия высококвалифицированного персонала, дорогих расходных материалов. До сих пор основными остаются спектрофотометрические методы (СФМ) с применени6ем органических реагентов (ОР). Среди ОР для СФМ определения бора в форме H3BO3наиболее часто применяют азосоединение на основе АШ-кислоты бериллон III. Но для развития цветных реакций при 25єС необходимо не менее 12 - 18 час. К тому же, чувствительность и селективность известных методик определения Н3ВО3 не всегда достаточна. В настоящей работе экспрессность реакций повышена активацией H3BO3 в цветных реакциях с реагентом бериллон III введением в систему диольных соединений - сорбита или глицерина, чувствительность и селек-тивность - применением экстракционно-фотометрического варианта методики. В качестве маскирующей выбрали смесь 200 мг ЭДТА + 40 мг аскорбиновой кислоты на 25 мл конечного раствора.Новые методики позволяют определять Н3ВО3в диапазонах 0,008 - 0,8 мг/л (модифицированная СФМ в присутствии сорбита), 0,004 - 0,8 мг/л (экстракционно-спектрофотометрическая методика, ЭСМ). Селективность методик характеризовали «факторами селективности» - допустимом массовым отношением посторонний - ион, при котором неопределенность оределения < 10 %. Полученные значения ФС для предла-гаемых методик показаны в табл. 1.



Исследование антиоксидантной активности офтальмологических растворов потенциометрическим методомс использованием комплексов металлов

Свободнорадикальное повреждение клеток сопровождает большое количество заболеваний, в т.ч. заболевания глаз, среди которых особое значение уделяется катаракте. В хрусталике глаза, поврежденные свободными ра-дикалами белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты и углеводы образуют нерастворимые агрегаты большой молекулярной массы и размера, которые и являются причиной помутнения хрусталика. Одним из эффективных способов лечения и профилактики катаракты является использование офтальмологических растворов с антиоксидантным действием. В данной работе предложен потенциометрический метод исследования антиоксидантной активности (АОА) офтальмологических растворов, основанный на использовании окисленной формы металла в составе комплекс-ного соединения в качестве модели окислителя1. Измерение потенциала проводится после прохождения хими-ческой реакции между антиоксидантамиисследуемого образца и окислителем (Е1), и последующей добавки окислителя (Е2). Типичная кривая изменения потенциала от вре-мени приведена на рисунке 1.Предложенным методом были исследованы наиболее часто при-меняемые при лечении катарактыофтальмологические растворы: Офтан Катахром, Квинакс, Эмоксипин. АОА исследуемых препара-тов составила от 1,00·10-5 до 7,5?10-4М-экв.Достоверность получен-ных результатов была подтверждена спектрофотометрическим мето-дом на модели стабильного радикала ДФПГ. Коэффициент корреля-ции составил 0,94. Таким образом, предложенный метод может быть успешно использован для определения АОА офтальмологических растворов и других лекарственных препаратов.



Рисунок. Зависимость потенциала от времени при добавлении к окислите-лю исследуемого образца (Е1) и добавку окислителя (Е2).

Доступный способ определения связанных тиолов в плазме крови с использованием капиллярного электрофореза

Введение.Гомоцистеин (Гцис) является независимым фактором риска развития осложнений большого числа сердечно-сосудистых заболеваний. Для повышения его диагностической значимости в начале XXI в. Хортином и коллегами было предложено использовать соотношение содержания цистеина (Цис) к Гцис в плазме крови [Hortin et al., Clin. Chem., 2001, 47, p. 1121]. К сожалению, эффективные биохимические подходы, основанные на применении хроматографических и электрофоретических методах, пока остаются малодоступными для кли-нической диагностики при решении данной задачи.

Цель исследования.Разработать доступный подход, позволяющий определять связанные формы Цис и Гцис, а также их соотношение с использованием системы КЭ, оснащенной диодно-матричным УФ-детектором.

Так как в крови большая часть Гцис (~80%) и около половины Цис находится в связанном с белками состоянии и емкость белков плазмы многократно превышает нормальную концентрацию Гцис в плазме (<10 мкМ), то свя-занные формы хорошо отражают их общее содержание [Williams et al., Clin. Chem., 2001, 47, p. 1031].

Материал и методы исследования.Для анализа были использованы 19 образцов венозной крови доноров, собранных в пробирки с цитратом Na. После получения плазмы были выделены её белки ультрафильтраци-ей, связанные тиолы переведены в востановленную форму и модифицированы 1,1'-тиокарбонилдиимидазо-лом. Аналиты были очищены от белков также ультрафильтрацией. КЭ проводили в обращенном поле с рН-зависимым концентрированием аналитов в капилляре.

Полученные результаты, их обсуждение.Разработанный метод показал высокую чувствительность (ме-нее 1мкМ), воспроизводимость (<5%), линейность в диапазоне 0-500 мкМ Цис и 0-100 мкМ Гцис (r>0.995), правильность 94-108%. Время анализа составило 15 мин. Средние концентрации связанных Цис и Гцис в об-разцах составили 132 и 5.7±2.7 (1.9-13.3) мкМ соответственно. Среднее Цис/Гцис составляло 26±8, что близко к значениям, ранее полученным для соотношения общего Цис/Гцис [Hortin et al., Clin. Chem., 2001, 47, p. 1121]. Соотношение Цис/Гцис отличалось в 1,5 раза меньшим разбросом, чем связанный Гцис. Выявлена тесная кор-реляция между Гцис и Гцис/Цис (r=0,86), но её не выявлено между Цис и Цис/Гцис (r=-0,41).

Выводы.Используя представленный подход можно проводить определение связанных форм Цис/Гцис. Это соотношение имеет довольно высокую степень корреляции с уровнем связанного Гцис и характеризуется мень-шей вариабельностью, что дает основания использовать его в качестве альтернативы определению общего Гцис.



Микрофокусная рентгенофлуоресцентная спектрометрия и ее применение для анализа биологических образцов

Рентгенофлуоресцентный метод анализа, особенно в его энергоди-сперсионном варианте (ЭДРФА), является одним из наиболее удобных и доступных неразрушающих методов анализа в том числе и биоло-гических образцов. К его достоинствам также относится возможность проведения одновременно многоэлементного качественного и количественного микроанализа в широком диапазоне концентраций от 10-4% (1 ppm) до 100 %. В большинстве случаев отсутствует подготовка пробы для анализа, что является важным, особенно при анализе медико-биологических материалов. Время проведения анализа составляет не более 5 мин.Были исследованы человеческие зубы и кости, образцы, полученные при операциях на живых органах и тканях (биоптаты слизистой оболочки желудка, сосуды, нервы, надпочечники и т.д.).Исследования проводили на рентгенофлуоресцентном микроана-лизаторе «МХ-10» (ООО «Институт физической оптики») с поликапиллярной оптикой Кумахова с фокальным зондом 26 мкм. Спектрометр является портативным, радиационно-безопасным и не требует контроля и учета со стороны СЭС (см. фото). Спектры получали на

рентгеновской трубке с Cu-анодом при высоком напряжении 20 и 30 кВ, токе накала 50-100 мкА. Время

набора одного спектра составляло 100 или 300 с. Использование эффективных фокусирующих рентгено-оптических систем позволяет проводить локальный анализ с построением карты распределения элемен-тов на поверхности. Появляется возможность исследования микрообъектов и микровключений в анализируемых образцах.

Получены распределения Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe в различных местах живых тканей, волос,

зубов, сосудов. Показано, что содержание элементов значительно изменяется в местах с микровключениями по сравнению с теми местами где поверхность более-менее однородна. Таким образом, рентгенофлуоресцентный микроанализ может быть использован для решения многих проблем в медицине при изучении роли макро- и микроэлементов при различных заболеваниях, в ис-следовании биосубстратов при диагностике, изучении влияния загрязненности окружающей среды на здоровье человека, определении токсичных металлов в связи с профилактикой профессиональных за-болеваний и т.д.

Размещено на Allbest.ru

...