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

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ЗАНЯТИЙ

(практические, семинарские, лабораторные)

Кредит № 6

Тема 1. Контроль исходных знаний по теме (тестирование, устный опрос и др.): «Общие и частные методы изолирования «металлических ядов» из объектов биологического происхождения».

Практическая часть: Овладение техникой изолирования неизвестных соединений тяжелых металлов и мышьяка из биообъектов методами «мокрой минерализации».

Цель: усвоение студентами методов изолирования «металлических ядов» из объектов биологического происхождения».

Задачи обучения: научиться методам выделения из биологического материала «металлических ядов».

Форма проведения: групповое обсуждение теоретического материала и выполнение заданий парами студентов.

Задания по теме:

Задание 1 групповое обсуждение теоретических вопросов по теме занятия.

1. Группа веществ, изолируемых из биологических объектов минера­лизацией, общая характеристика «металлических ядов».

2. Роль и значение макро- и мик­роэлементов в регулировании жизненных функций организма.

3. Токсичность «металлических ядов».

4. Физико-химические свойства и механизмы токсичности.

5. Общие методы изолирования соединений тяжелых металлов из биологических объектов.

6. Методы изолирования соединений тяжелых металлов из биологических объектов - традиционный и «мокрый» метод минерализации.

7. Методы изолирования мышьяка из биологических объектов.

Задание 2. (для 2-х студентов). Составить схему изолирования и анализа неизвестных соединений тяжелых металлов и мышьяка из биообъектов методами «мокрой минерализации».

Отбор и подготовка проб биологического материала для минерализации: при исследовании биологического материала на наличие «ме­таллических ядов» анализу подвергают органы трупов (печень, почки, желудок с содержимым и др.), биологические жидкости (кровь, моча), пищевые продукты и другие объекты. Количество исследуемого материала, необходимое для каж­дого анализа, зависит от общей массы объекта, поступившего на исследование, и от обстоятельств дела. При отсут­ствии таких данных на исследование берут пробы по 100 г био­логического материала. Каждую пробу биологического материала минерализуют раз­дельно, не допуская смешивания этих проб. При любом спо­собе минерализации необходимо соблюдать меры предосторожности при минерализации (возможно выбрасывание горячих кислот из колб).

Токсикологическая химия. Ситуационные задачи и упражнения. Под ред.Н.И. Калетиной.-М.-2007.-С.282. Ситуационная задача № 1.

На ХТА доставлены: биопробы, взятые у пострадавших жителей поселка. Обстоятельства дела.

Жители небольшого промышленного поселка около 3 месяцев под­вергались хроническому воздействию токсикантами из-за неисправнос­ти очистных сооружений соседнего предприятия. В почву и воду попали соли кадмия, свинца, бария, таллия, марганца и органическое производ­ное ртути («метилртуть»). Клинические признаки отравления (от легкой до тяжелой степени) указанными выше токсикантами отмечены у 80% взрослых и детей.

---

Информация

Лаборатория (ХТЛ) располагает возможностями определения метал­лов методами фотоэлектроколориметрии, спектрофотометрии, атомно-абсорбционной спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой и масс-спектрометрическим детектированием.

В ХТЛ имеются все необходимые реактивы для проведения эксперти­зы химическими методами.

Цель исследования

Провести химико-токсикологическое исследование на наличие солей кадмия, свинца, бария, талия, марганца и «метилртути».

Приведите схему химико-токсикологического анализа представленных биообъектов, опираясь на методологию системного химико-токсикологи­ческого анализа (СХТА).

Лаборатория работает согласно принципам GLP и оснащена аналити­ческим оборудованием в соответствии с современными рекомендациями TIAFT.

ПРИМЕЧАНИЕ:

При решении задачи следует:

• представить информацию о выборе биообъекта, используя знание фи­зико-химических свойств токсикантов, их токсикокинетики и мета­болизма;

• представить информацию о способе пробоподготовки и изолирова­ния (выделения) токсикантов, используя знание физико-химических свойств токсикантов и учитывая Ваш выбор последующих методов анализа;

• выбрать методы идентификации и количественного определения ток­сикантов, учитывая их чувствительность и специфичность, преиму­щества и недостатки;

• обосновать выбор способа количественного определения, поэтапно изложить схему и процедуру его проведения, привести математичес­кие формулы; если необходимо, то произвести вычисления;

• представить интерпретацию полученных количественных результатов;

• дать заключение об обнаружении токсикантов.

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.- 272с.

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

Контрольные вопросы:

1. Химико-токсикологическая характеристика группы веществ, изолируемых из биологических объектов минера­лизацией.

2. Роль и значение макро- и мик­роэлементов в регулировании жизненных функций организма.

3. Механизмы токсичности металлических ядов.

4. Общие методы изолирования соединений тяжелых металлов из биологических объектов.

5. Частные методы изолирования соединений тяжелых металлов из биологических объектов - традиционный и «мокрый» метод минерализации.

6. Методы изолирования мышьяка из биологических объектов.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Частные случаи изолирования (изолирование металлических ядов).

---

Оценка элементного статуса человека важна для определения влияния на здоровье человека дефицита, избытка или нарушения тканевого перераспределения макро- и микроэлементов. Для выявле­ния состояния обмена элементов в организме и/или хронического токсичного воздействия отдельных металлов широко применяют исследование волос, содержание макро- и микро­элементов в которых отражается элементный статус организма в целом. Цель исследования будет опре­делять и выбор биообъекта. Изменение содержания элементов, кратковременное по экспози­ции и значительное по степени отклонения элементного статуса, отражается на концентрации элементов в жидких средах организма, которые являются информативными биосредами для целей как клинико-токсикологического, так и судебно-химического анализа. Определение собственно хи­мических элементов брутто проводят после полной деструкции органической матрицы. Пробоподготовка к определению элементов в биообъекте состоит из 2 этапов: извлечения элементов из биологических проб путем деструкции биомолекул и перевода их в форму, удоб­ную для выполнения определения, обычно в раствор. Стадия пробоподготовки. которая называется минерализацией, одна из самых ответственных.

В химико-токсикологическом анализе метод минерализации применяется при исследовании биологического материала (орга­нов трупов, биологических жидкостей, растений, пищевых про­дуктов и др.) на наличие так называемых «металлических ядов». В организме ионы металлов связываются как с белковыми веществами, так и с аминокислотами, пептидами и рядом других жизненно важных веществ. Для исследования биологического материала на наличие «ме­таллических ядов» необходимо разрушить органические веще­ства, с которыми связаны металлы, и перевести их в ионное со­стояние. Методы, применяемые для этой цели, можно подразде­лить на две группы: методы сухого озоления и методы мокрого озоления, или мокрой минерализации. Выбор метода минерализации органических веществ зависит от свойств исследуемых элементов, количества пробы биологиче­ского материала, поступившего на анализ, и т. д. Метод сухого озоления основан на нагревании органических веществ до высокой температуры при доступе воздуха. Сухое озоление производят в фарфоровых, кварцевых или платиновых тиглях. При разрушении органических веществ с помощью этого метода на исследование берут относительно небольшие навески и нагревают их в тигле до 300—400 ^°C. Этот метод минерализации имеет ряд недостатков. Для минерализации органических веществ методом мокрого озоления применяют кислоты-окислители (азотную, серную и хлорную кислоты), хлорат калия и пергидроль. При помощи этих окислителей происходит разрушение биологического мате­риала с образованием более простых химических соединений. Применяемые окислители разрушают связи между металлами и белками, пептидами, аминокислотами и некоторыми другими соединениями. При минерализации биологического материала, содержащего металлы, связанные в организме с многими жизненно важными органическими соединениями, образуются соли этих металлов, которые можно обнаружить в минерализатах при помощи соответствующих реакций и методов.

---

Соединения мышьяка относятся к числу веществ, проявляющих сильное ток­сическое действие на организм людей и животных. Исследование минерализатов на наличие соединений мышьяка. Применяемые в химико-токсикологическом анализе методы обнаружения мышьяка основаны на переведении его в мышьяко­вистый водород и на последующем определении мышьяковистого водорода при помощи реакции Зангер — Блека, реакции с раст­вором диэтилдитиокарбамата серебра в пиридине и реакции Марша. При всех этих реакциях из соединений мышьяка выде­ляется летучий и очень ядовитый мышьяковистый водород. По­этому при выполнении всех перечисленных выше реакций на мышьяк требуется предосторожность. Две первые реакции являются предварительными. При их отрицательном результате дальнейшее исследование минерализата на наличие мышьяка не производится. При положительном результате указанных реакций на мышьяк дополнительно выпол­няют реакцию Марша.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ЗАНЯТИЙ

(практические, семинарские, лабораторные)

Тема 2. Овладение техникой и методиками обнаружения соединений бария, свинца, висмута, марганца, меди, серебра, сурьмы, таллия, хрома, цинка, мышьяка. Дробный метод обнаружения и определения ртути.

Цель: усвоение студентами методик обнаружения соединений бария, свинца, висмута, марганца, меди, серебра, сурьмы, таллия, хрома, цинка, мышьяка.

Задачи обучения: научиться систематическому и дробному методам химико-токсикологического анализа ионов металлов в минерализатах.

Форма проведения: групповое обсуждение теоретического материала и выполнение заданий парами студентов.

Задания по теме:

Задание 1 групповое обсуждение теоретических вопросов по теме занятия.

1. Чем отличается дробный метод от систематического хода анализа «металли­ческих ядов»?

2. В чем заключается маскировка катионов металлов, мешающих обнаружению исследуемых ионов?

3. Какие основные реактивы применяются для маскировки отдельных катионов в химико-токсикологическом анализе?

4. Для каких целей применяются дитизон и диэтилдитиокарбаматы в хими­ко-токсикологическом анализе?

5. Дробный метод анализа, сущность метода, особенности.

6. Частный метод обнаружения и определения иона ртути.

Задание 2. Дробный метод обнаружения и определения ртути. Составить схему изолирования, обнаружения и определения иона ртути.

Токсикологическая химия. Ситуационные задачи и упражнения. Под ред.Н.И. Калетиной.-М.-2007.-С.283. Задача № 1

На ХТА доставлены: биопробы, взятые у пострадавших жителей поселка.

Обстоятельства дела.

Жители небольшого промышленного поселка около 3 месяцев под­вергались хроническому воздействию токсикантами из-за неисправнос­ти очистных сооружений соседнего предприятия. В почву и воду попали соли кадмия, свинца, бария, талия, марганца и органическое производ­ное ртути («метилртуть»). Клинические признаки отравления (от легкой до тяжелой степени) указанными выше токсикантами отмечены у 80% взрослых и детей.

---

Информация

Лаборатория (ХТЛ) располагает возможностями определения метал­лов методами фотоэлектроколориметрии, спектрофотометрии, атомно-абсорбционной спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой, атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой и масс-спектрометрическим детектированием.

В ХТЛ имеются все необходимые реактивы для проведения эксперти­зы химическими методами.

Цель исследования

Провести химико-токсикологическое исследование на наличие солей кадмия, свинца, бария, талия, марганца и «метилртути».

Приведите схему химико-токсикологического анализа представленных биообъектов, опираясь на методологию системного химико-токсикологи­ческого анализа (СХТА).

Лаборатория работает согласно принципам GLP и оснащена аналити­ческим оборудованием в соответствии с современными рекомендациями TIAFT.

ПРИМЕЧАНИЕ

При решении задачи следует:

• представить информацию о выборе биообъекта, используя знание фи­зико-химических свойств токсикантов, их токсикокинетики и мета­болизма;

• представить информацию о способе пробоподготовки и изолирова­ния (выделения) токсикантов, используя знание физико-химических свойств токсикантов и учитывая Ваш выбор последующих методов анализа;

• выбрать методы идентификации и количественного определения ток­сикантов, учитывая их чувствительность и специфичность, преиму­щества и недостатки;

• обосновать выбор способа количественного определения, поэтапно изложить схему и процедуру его проведения, привести математичес­кие формулы; если необходимо, то произвести вычисления;

• представить интерпретацию полученных количественных результатов;

• дать заключение об обнаружении токсикантов.

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.- 272с.

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

Контрольные вопросы:

1. Химико-токсикологическая характеристика группы веществ, изолируемых из биологических объектов минера­лизацией.

2. Характеристика современных общих и частных методов минерализации.

3. Систематический ход анализа металлических ядов.

4. Дробный метод анализа, сущность метода, особенности.

5. Органические реагенты в дробном методе анализа. Дробный анализ на отдельные ионы.

6. Частный метод обнаружения и определения иона ртути.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Для обнаружения и количественного определения «металли­ческих ядов» используются минерализаты, полученные после раз­рушения биологического материала, содержащего эти яды. Обна­ружению ионов исследуемых металлов могут мешать ионы дру­гих элементов, в том числе и элементов, содержащихся в биоло­гическом материале как естественная составная часть тканей и жидкостей организма. В химико-токсикологическом анализе для обнаружения ионов металлов в минерализатах применяется систематический ход анализа и дробный метод. Систематический ход анализа основан на последовательном выделении из растворов отдельных групп ионов, на подразделе­нии этих групп на подгруппы и на выделении отдельных ионов из подгрупп. Выделенные из растворов ионы определяют при помощи соответствующих реакций. Учитывая недостатки систематического хода анализа, для обнаружения ионов в смесях применяют дробный метод. Дробный метод основан на применении реакций, с помощью которых в любой последовательности можно обнаружить иско­мые ионы в отдельных небольших порциях исследуемого рас­твора. Пользуясь дробным методом, отпадает необходимость вы­деления исследуемых ионов из растворов. Для обнаружения соответствующих ионов дробным методом необходимо применять специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. Однако не всегда можно подобрать специфические реакции для обнаружения искомых ионов. В этих случаях в дробном анализе пользуются специальным приемом (маскировкой), с помощью которого устраняется влияние мешающих ионов. Обнаружение искомых ионов дробным методом производится в два этапа. Вначале устраняют влияние мешающих ионов с по­мощью соответствующих реактивов или их смесей, а затем при­бавляют реактив, дающий окраску или осадок с искомым ионом.

---