Файл: УМКД-Токс.химия-2012-2013-рус.docx

Для выбора методов определения пестицидов важно знать их свойства. В этом случае более удобна классификация по химическому строению. В зависимости от химического строения пестициды подразделяются на две группы: неорганической природы (соединения мышьяка, таллия, меди, серы и др.) и органической природы синтетического или биологического проис­хождения. Отдельно можно выделить металлоорганические соединения, например аткилртутные фунгициды. Большинство пестицидов — это органические соединения, которые подраз­деляются на классы и подклассы (хлорорганические соединения — ХОС, фосфорорганические соединения — ФОС. синтетические пиретроиды — СП, карбаматы и т.д.).

Методы анализа:

Аналитические методы - от простых предварительных цветовых тестов и ТСХ до сложных инструментальных методов.

Предварительные скрининговые испытания - для отдельных методов предлагаются предварительные рекомендации.

Общие скрининговые методы - включают два типа начальных скрининговых исследований: с использованием ТСХ или ГХ.

Идентификация пестицидов - газовая хроматография с масс-селективным детектором, высокоэффективная жидкостная хроматография

Количественное определение пестицидов.

Доступны и широко используются тысячи пестицидов. Большие запасы устаревших пести­цидов, которые перестали выпускаться в промышленном масштабе, хранятся на складах и их продолжают применять. Для окружающей среды, человека и животных пестициды, несомненно, представляют опасность. При остром отравлении в первую очередь проявляются специфические симптомы отрав­ления, зависящие от вида и функциональной роли определенных рецепторов токсичности, с которыми взаимодействует пестицид или его метаболит. При хронической интоксикации, проявлению специфических симпто­мов токсического поражения предшествует длительный период общесоматических расстройств (головная боль, головокружение, ломота в суставах, тошнота, рвота).

Иллюстративный материал:

№ 1 Классификация пестицидов по назначению, способу проникновения и

характеру дейс­твия

№ 2 Классификация по степени опасности отравления

Литература:

1. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

2. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

3. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272 с.

4. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия/ М.Д. Швайкова. - М., «Медицина», 1975.-376 с.

Контрольные вопросы (обратная связь)

1. Пестициды. Общая характеристика группы.

2. Классификация. Токсичность.

3. Методы химико-токсикологического анализа пестицидов.

4. Клиника отравлений. Клиническая диагностика.

5. Методы детоксикации организма.

---

Тема 3-4 - Методы определения в биологических объектах пестицидов, представляющих наибольший интерес в химико-токсикологическом отношении.

Цель: Ознакомить студентов с различными методами анализа пестицидов в биологических объектах, представляющих наибольший интерес в химико-токсикологическом отношении.

Тезисы лекции

Широкий ассортимент пестицидов, различающихся по своим свойствам, делает задачу их оп­ределения чрезвычайно сложной. С этой целью применяют иммунохимические и хроматографические методы. Объектами исследования являются различные коммерческие препараты, продукты домашнего приготовления, косметика, вода, напитки, пища, объекты окружающей среды, образцы биологических жидкостей и тканей.

Пробоподготовка. Разнообразие химических классов пестицидов и их свойств, характера объектов исследо­вания (почва, вода, воздух, пищевые продукты, биологические образцы и т.д.), особенности методов определения влияют на выбор способа пробоподготовки.

Предварительное исследование пестицидов проводят хроматографическими методами (ТСХ и ГХ) или ИХМ. ТСХ применяют для скрининга и идентификации пестицидов в коммерчес­ких препаратах, добавленных к напиткам или пищевым продуктам, биологических жидкостях (содержимое желудка, моча) и тканях.

Исследования образцов крови, объектов окружающей среды на наличие остаточных коли­честв пестицидов требуют применения более чувствительной техники ГХ. Наличие в молекулах пестицидов атомов фосфора, галогенов, сурьмы или мышьяка позволяет использовать возмож­ности селективных газохроматографических детекторов (АФД, ЭЗД, пламенно-фотометричес­кий — ПФД), а также газохроматографических систем, способных одновременно получать сигналы от нескольких из указанных детекторов или оборудованных современными устройс­твами для переключения потоков между хроматографическими колонками разной полярности (многомерная хроматография).

Арбитражным методом при определении пестицидов считают ГХ-МС.

Однако с развитием аналитической техники все большее значение приобретает ВЭЖХ с масс-селективным детектированием (ВЭЖХ-МС), особенно при определении термолабильных водорастворимых вешеств. В последние годы разрабатывается скрининговый анализ пестицидов с использованием ИХМ. Лидирующее положение среди ИХМ определения пестицидов занимает гетерогенный твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА), технология ЕП5А. Метод поляризацион­ного флюоресцентного иммуноанализа (ПФИА) также успешно применяется для определения пестицидов.

Иллюстративный материал

Таблица 1 Условия хроматографирования (стандартные методики США и стран Евросоюза)

п/ц	Подвижная система для пластин с силикагелем	Проявляющие реактивы
1	Хлороформ — ацетон (9:1)	Аg. RHB, DBQ и Pd
2	Хлороформ	Последовательная обработка реактивом Драгендорфа. раство­ром хлорида железа (III) и раствором йода в йодиде калия
3	Гексан — ацетон (4:1)	БРА, ИВР и ЭВО
4	Толуол — ацетон (95:5)	Аg и Рb
5	Дихлорметан	DPA
6	Этилацетат — изооктан (15:85)

---

Литература

1. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

2. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

3. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272 с.

4. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия/ М.Д. Швайкова. - М., «Медицина», 1975.-376 с.

Контрольные вопросы (обратная связь)

1. Особенности изолирования и очистки отдельных групп пестицидов (ФОС, хлорорганические производные, производные карбаминовой кислоты и др.).

2. Методы обнаружения и количественного определения отдельных групп пестицидов (ФОС, хлорорганические производные, производные карбаминовой кислоты и др.).

3. Предварительные методы. Энзим этический метод, его значение.

4. Реакции окрашивания и их сочетание с тонкослойной хроматографией.

5. Перспективы использования газожидкостной хроматографии с селективными детекторами для определения пестицидов в биологических объектах.

Тема 5-6 - Группа веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом. Общая характеристика группы. Токсичность. Обоснование выбора объекта исследования. Способы определения рН среды объекта исследования. Мембранная фильтрация и диализ. Методы химико-токсикологического анализа.

Цель - Ознакомить студентов с группой веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом, особенностями их изолирования, анализа и токсикологического значения отдельных веществ.

Тезисы лекции

К группе веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом, относятся ми­неральные кислоты — серная, соляная, азотная, щелочи, водный раствор аммиака и ряд солей, из которых токсикологическое значение имеют главным образом нитрит натрия (реже нитрит калия), нитраты натрия и аммония (реже нитрат калия), хлорат калия.

Исследование биологических материалов на наличие этих веществ проводится тогда, ког­да предварительные испытания дают для этого основания или материалы дела указывают на возможность отравления указанными веществами.

Анионы неорганических и некоторых карбоновых кислот в биологических жидкостях и тканях в настоящее время определяют методами ГХ-ЭЗД, ГХ-ПИД, ГХ-ТИД, ВЭЖХ, ион­ной хроматографии, КЭ, ИСП-МС, флюорометрии, электрохимическими, биохимическими и другими методами. Наиболее распространенным способом анализа смеси анионов, включающей бромид-, йодид-, цианид-, роданид-, нитрит- и сульфид-ионы, в биологических жидкостях является перевод их в летучие пентафторбензильные производные, которые можно детектировать с помощью ГХ- ПИД и ГХ-ЭЗД.

Химические и биохимические методы также применимы в ряде случаев.

Объектами исследования на наличие этой группы веществ являются содержимое желудка, рвотные массы, остатки пищи, части одежды и др. При исследовании на соли к перечислен­ным объектам следует отнести также печень.

---

Иллюстративный материал

1. При наличии свободной серной кислоты при простой перегонке вследствие постоянного присутствия хлоридов из объекта исследования перегоняется и хлористый водород:

NaCl + H₂SO₄→НС1 + NaHSO₄.

Поэтому исследование на наличие кислот необходимо начинать с серной кислоты.

2. Основания - щелочи - NaOH, КОН и Са(ОН)₂; слабое основание -NH₄OH.

3. Для экспрессного определения в моче нитритов их превращают в нитромезитилен, который определяют на капиллярной колонке (15 мх0,55 мм) при 100—125 °С с использованием термоинного детектора (ТИД).

Литература

1. Токсикологическая химия: метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие + СD/ под ред. Н.И. Калетиной. – М., 2008. – 1016 с. Переплет.

2. Токсикологическая химия: учебник / под ред. Т.В. Плетеневой. – 2-ое изд. – М., 2008. – 512 с. Переплет.

3. Крамаренко В. Ф. Токсикологическая химия / В. Ф. Крамаренко. - Киев, «Высшая школа», 1989.- 272 с.

4. Швайкова М.Д. Токсикологическая химия/ М.Д. Швайкова. - М., «Медицина», 1975.-376 с.

Контрольные вопросы (обратная связь)

1. Общая характеристика веществ, изолируемых экстракцией водой в сочетании с диализом. Токсичность.

2. Обоснование выбора объекта исследования. Способы определения рН среды объекта исследования. Мембранная фильтрация и диализ.

3. Особенности изолирования, анализа и токсикологическое значение отдельных веществ, входящих в данную группу.

4. Химико-токсикологический анализ на группу

5. Документация анализа. Составление заключения.

Кредит №6

Тема 1 - Группа веществ, изолируемых из биологических объектов минера­лизацией. Экология окружающей среды и распространенность отравлений соединениями тяжелых металлов и мышьяка. Общая характеристика группы. Физико-химические свойства и механизмы токсичности. Вопросы токсикокинетики (всасывание, распределение, выведение).

Цель: Ознакомить студентов с группой веществ, изолируемых из биологических объектов минера­лизацией их общей характеристикой, физико-химическими свойствами и вопросами токсикокинетики.

Тезисы лекции

«Металлические яды» в виде солей, оксидов и других соединений в большин­стве случаев поступают в организм через пищевой канал, в со­ответствующих отделах которого они всасываются в кровь и вы­зывают отравления.

Железо и цинк, молибден и ванадий, медь и кобальт, а также десятки других химических элементов присутствуют в организме человека в очень малых количествах - 10^-3 – 10^-10 %. Однако их избыток или недостаток в организме приводит к патологии. Металлы – элементы земной коры, т.е. их воздействие из естественных источников неизбежно. Стабильный уровень внутриклеточных металлов является важнейшим фактором клеточного гомеостаза.

Почему один и тот же элемент, но в разных формах может играть как созидательную, так и разрушительную роль? Еще в начале XX века проф. Московского университета В.И. Вер­надский на съезде русских врачей и естествоиспытателей сделал основополагающий доклад о связи химического строения земной коры, свойств рассеянных элементов (микроэлементов) и состояния здоровья человека. В настоящее время доказана роль макро- и микроэлементов в процессах роста, дифференцировки, репарации и регенерации, апоптоза. некроза, выживае­мости клеток, а также патогенезе хронических воспалительных, дегенеративных и ряда других заболеваний.

---

По словам известного патолога и физиолога акад. А.П. Авцына. микроэлементы — «скорее всего не случайные ингредиенты тканей и жидкостей организмов, а компоненты закономерно существующей очень древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулиро­вании жизненных функций на всех стадиях развития».

Организм — динамическая полилигандная и полиметаллическая система, для функциони­рования которой необходимо поддержание металлолигандного гомеостаза (МЛГ). Несмотря на зависимость от различных факторов и опосредованный характер большинства протекающих в организме при участии металлов биопроцессов, они подчиняются глобальному закону химии — закону действующих масс и описываются константами комплексообразования и нестойкости. Обмен, циркуляция, депонирование ионов металлов во многом объясняются их участием в процессах комплексообразования с природными эндогенными лигандами (нуклеиновые кис­лоты, углеводы, аминокислотами, пептиды, белки, витамины, гормоны) и экзогенными лиган­дами (лекарственные препараты, пищевые продукты и др.).

Бывают обстоятельства, при которых частота, интенсивность или продолжительность воз­действия соединений металлов превосходят емкость адаптационных механизмов. Тогда встает вопрос об экспертной оценке степени токсичности металлов. Каждый элемент имеет диапазон безопасной экспозиции (рис. 1).

В регулировании жизненных функций организма, следует говорить как о металлах, так и неметаллах. При определении токсичности металлов и других элементов нужно учитывать уникальные и разнообразные физические и химические свойства этой группы токсикантов. Способность соединений металлов к ионизации в растворах влияет на абсорб­цию, распределение и выведение токсикантов. Существование элементов в окружающей среде, растительных и животных организмах в различных химических формах (элементная, ионная, ковалентная в частности координационная) влияет на их химические и токсические свойства.

В природе распространены координированные влияния элементов. Существуют пары и триады элементов, которые оказывают синергическое или антагонистическое влияние на раз­личные биохимические процессы и физиологические показатели.

Сочетанное действие элементов может быть опосредовано через процессы фосфорилирования в стенке кишечника или влияние на активность пищеварительных ферментов. Возможно также и непрямое взаимодействие, например, путем стимуляции размножения и активности микрофлоры в желудке и кишечнике.

Синергические механизмы функционируют на уровне тканевого и клеточного метаболизма.

В качестве шкалы содержания элементов (металлов и неметаллов) в организме принято придерживаться следующих дефиниций:

• макроэлементы: H.O.C.N.P.S. Cl. Ca. K. Na. Mg. Fe;

• микроэлементы: Zn, F, Sr, Mo, Cu, Br, Si, Cs, I, Mn, Al, Pb, Cd, B, Pb, Se, Hg, V, As, Li,

---