Л В Кузнецова - Клінічна та лабораторна імунологія - страница 58

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131 

Скорегувати виявлені дефіцити мікроелементів можна шляхом збагачення раціонів харчування вітамінами й мінеральними речовина­ми в незначних порівняних з добовими дозах, здійснюючи постійний контроль над структурою і якістю харчування. Швидким і ефектив­ним методом корекції структури харчування є застосування біологічно активних вітамінно-мінеральних комплексів, які поліпшують якість життя, сприяють профілактиці захворювань, підвищенню працездат­ності. Кількісний аналіз мікроелементів і необхідна корекція елемент­ного балансу дозволяють ефективно надавати допомогу пацієнтам, що страждають імунодефіцитними захворюваннями, алергією, хворобами шкіри, порушенням обміну речовин, ендокринними захворюваннями, безплідністю, анемією, сколіозом, хронічними хворобами шлунково-кишкового тракту і т.д.

Методи мікроелементного аналізу

Головним завданням при дослідженні взаємозв'язку вмісту мікро­елементів в організмі з імунним статусом є вибір найбільш відповідних біосубстратів і методів аналізу [5-7]. Хімічні елементи акумулюються практично у всіх органах і тканинах, в клітинах крові (еритроцитах,лейкоцитах, лімфоцитах, тромбоцитах та ін.), в придатках шкіри (во­лоссі, нігтях). Досить актуальними є дослідження клітинних біосуб-стратів, причому метаболічно активних. В цьому плані волосся і нігті прийнятні для неінвазивної діагностики і є ідеальними об'єктами для скринінгових медико-екологічних досліджень. Серед індикаторних середовищ (кров, сеча, нігті, зубний дентин, слина) волосся характери­зується вищою інформативністю при інтегральній оцінці мінерального обміну в організмі в цілому.

Кров є одним з найбільш динамічних рідинних середовищ, що знахо­диться під впливом різноманітних ендогенних і екзогенних (стресових, дієтичних і професійних) чинників. Хімічний склад крові першим реа­гує на зміну елементного складу в довкіллі, що дозволяє застосовувати кров в якості субстрату, наприклад, для ефективної діагностики при отруєнні важкими металами. В той же час хімічний склад крові не за­вжди відображає дійсного вмісту в організмі того чи іншого макро- чи мікроелементу. Так рівень важливих для гомеостазу елементів (Mg, Са) при їх дефіциті тривалий час підтримується з депо, в основному з кісткових тканин. Дефіцит цих металів в крові проявляється значно пізніше, ніж в кістках, зубному дентині, волоссі, нігтях.

В табл. 2 наведені результати порівняння інформативності різних біосубстратів для визначення мікроелементів, отримані E.Sabbioni та співавторами (+ - висока репрезантивність, - - мала інформативність, 0 -дані відсутні).

Таблиця 2.

Мікро­елементи

Кров

Сеча

Слина

Спинно-мозкова рідина

Кісткова тканина

Волосся

1

2

3

4

б

6

7

Ag

+

-

0

0

+

-

Al

-

-

0

0

+

+

As

+

+

0

0

0

+

B

-

-

0

0

+

+

Ba

-

-

0

0

+

+

Bi

+

-

0

0

0

-

Ca

+

+

0

0

0

+

Cd

+

+

0

0

+

+

Co

+

-

0

0

0

-

Cr

+

+

0

0

0

-

Cu

+

+

0

+

0

+

F

-

-

+

0

+

+

Fe

-

-

0

+

0

+

Hg

+

+

0

0

0

-

Продовження табл.2

1

2

3

4

б

6

7

J

-

-

+

0

0

-

Li

-

-

+

0

0

-

Mg

-

-

0

0

+

+

Mn

-

-

0

+

+

-

Mo

-

-

0

0

+

-

P

-

-

0

0

+

+

Pb

+

-

0

0

+

+

Se

+

-

0

+

0

-

Si

-

-

0

0

+

-

Sr

-

-

0

0

+

+

Ti

+

-

0

0

0

-

V

-

-

0

0

+

-

Zn

+

-

+

+

0

+

Серед численних методів елементного аналізу біологічних об'єктів для визначення вмісту мікроелементів найбільш часто широко вико­ристовуються методи, які є придатними для важливих з практичної охорони здоров'я масових обстежень [6-7]. До таких відносяться мето­ди кількісного спектрофотометричного елементного аналізу (атомно-емісійний, атомно-абсорбційний, атомно-флуоресцентний). Крім того, широко використовуються методи мас-спектрометрії (іскрової, лазерної, з індуктивно зв'язаною плазмою), рентгено-флуоресцентного аналізу, електрохімічного аналізу (полярографії, потенціометрії, вольтамперо-метрії), різні варіанти активаційного аналізу (нейтронно-активаційного, фотоядерного). При виборі методу аналізу враховують структуру аналі­зованих матеріалів, вимоги до точності визначення, чутливості і межі виявлення елементів, селективності та специфічності, а також вартість аналізу, кваліфікацію персоналу, швидкість проведення аналізу, рівень необхідної пробо підготовки й наявність необхідного устаткування.

Методи атомної спектроскопії

Під спектральним аналізом розуміють сукупність методів, за допо­могою яких у результаті виміру відповідних спектрів кількісно аналізу­ють хімічний склад досліджуваного зразка [6]. Зазвичай досліджують спектрофотометричні залежності, що знаходяться у видимій та уль­трафіолетовій областях спектра. При використанні інших областей це завжди відзначають у назві відповідного методу: рентгеноспектральний аналіз, інфрачервона спектроскопія, гама-спектроскопія.

Одними з найпоширеніших і чутливих є оптичні атомно-спектроскопічні методи визначення вмісту мікроелементів. Вони до-сить експресні, характеризуються широким діапазоном визначення елементного складу, застосовуються для аналізу як рідких, так і твердих та газоподібних проб. Відомі три основних спектральних методи ви­значення елементного складу речовини, які базуються на дослідженні атомних спектрів емісії (атомно-емісійний аналіз), поглинання (атомно-абсорбційний аналіз) та флуоресценції (атомно-флуоресцентний аналіз). У всіх трьох методах енергія передається нейтральним вільним атомам, але механізми їх збудження і способи виміру відповідних сигналів різні. Характерні для спектрофотометричного аналізу механізми збудження і повернення в основний стан атомів схематично показані на рис. 1.

Рис. 1. Механізми збудження атомів.

В атомній емісії збудження електронів атома здійснюється за раху­нок передачі енергії зіткнень, а в атомній абсорбції і атомній флуорес­ценції електрони збуджуються під дією зовнішнього джерела світла. Високоенергетичний збуджений стан є нестійким і електрони майже миттєво (t~1 мкс) повертаються в основний стан. В атомній емісії і атом­ній флуоресценції при переході в основний стан відбувається випромі­нювання з енергією, характеристичною для даного елементу. В атомній абсорбції фіксується частка випромінювання світлового джерела, що поглинається атомами в процесі збудження.

Кожному збудженому стану атома відповідає своя індивідуальна енергія збудження і відповідна довжина хвилі фотона, що дозволяє відповісти на запитання - з яких атомів (елементів) складається аналі­зована речовина. Характеристична частота оптичного випромінювання або поглинання досліджуваного елемента визначається різницею енергії електрона в збудженому і основному стані атома і не залежить від спо­собу збудження. Кількісна оцінка концентрації елемента здійснюється по інтенсивності відповідних спектральних максимумів на характерис­тичних частотах (довжинах хвиль).

При використанні методів атомної спектроскопії зразок (найчас­тіше розчин з аналізованими речовинами) розпорошується у вигляді аерозольного потоку дрібних крапель (рис.2). Частина цього потоку переноситься до високотемпературної комірки атомізації, де розчинник аерозолю практично миттєво випаровується. Сухі частки аналізованого зразка перетворюються в газоподібні молекули, вільні нейтральні атоми або іони. Температуру і середовище в комірці атомізації вибирають та­кими, щоб отримати максимальну відносну частку нейтральних атомів. В методах атомній абсорбції й атомній флуоресценції комірка атомізації служить для перетворення різних складових зразка в нейтральні атоми газової фази, що збуджуються зовнішнім джерелом світла. В методі атомної емісії джерелом випромінювання при високих температурах стають атоми елементів проби.

Рис. 2. Пробопідготовка та пробовідбір в методах атомної спектроскопії

Порівняльна оцінка можливостей і характеристик різних оптичних методів не може мати абсолютного характеру в зв'язку зі значною різно­манітністю і специфікою завдань аналізу. Різними можуть бути вимоги до концентраційного діапазону, точності і нижніх границь кількісних визначень. Так для проби з великою масою кількість мікродомішок можна визначити методами аналізу з відносно невисокими межамивиявлення. Якщо ж використовується мала маса проби, то метод ана­лізу повинен мати значно менші абсолютні значення межі виявлення елементів. Вимоги до якості спектрометрів визначається параметрами: точністю визначення довжини хвилі випромінювання або поглинання, чутливістю, роздільною здатністю, часом сканування спектра та ін. Не останню роль відіграє і економічність методу: вартість апаратури, витрати енергії, трудові затрати, тривалість аналізу. В табл. 3 наведе­ні фізичні процеси, на яких базуються основні методи аналізу мікро елементного складу біосубстратів з можливим діапазоном визначення концентрації.

Таблиця 3.

Метод визначення

Фізичний процес

Спосіб збудження

Концентрація мікроелементів

Атомно-абсорбційний

Абсорбція фотонів

Не потрібно

10-4 - 102, мг/л

Атомно-емісійний

Емісія фотонів

Високотемператур­ний

10-3 - 1, мг/л

Атомно-

флуоресцентний

Емісія фотонів

Електромагнітне випромінювання

10-6 - 10, мг/л

Мас-спектрометричний

Емісія іонів

Високотемператур­ний

10-6 - 102, мг/л

Атомно-емісійна спектроскопія

Атомно-емісійний спектральний аналіз - метод дослідження еле­ментного складу, що базується на вивченні лінійчатих спектрів ви­промінювання атомів та іонів у газовій фазі під дією теплової енергії. В методі атомної емісії комірка атомізації служить для перетворення різних складових зразка в нейтральні атоми в газовій фазі та подаль­шого переводу частини цих атомів у збуджений стан за рахунок пере­дачі енергії в результаті зіткнень з оточуючими молекулами, іонами, атомами або електронами. При високих температурах електрони атома збуджуються (полуменевим атомізатором, плазмою електричної дуги або іскри, індуктивно зв'язаною плазмою) і їх наступний перехід в основний або проміжний стан супроводжується випромінюванням з енергією, характерною для даного елементу. Ідентифікація і кількісне визначення вмісту елементів здійснюється по вимірам відповідних ха­рактеристичних спектрів випромінювання. Зазвичай емісійні спектри реєструють у найбільш зручній оптичній області довжин хвиль від ~ 200 до ~1000 нм.

Атомізатор Спектрометр Детектор

Рис. 3. Метод атомно-емісійної спектроскопії

В атомно-емісійному методі джерелом випромінювання служить сама біопроба (рис.3). При надходженні проби в атомізатор відбувається цілий ряд процесів: випаровування крапель аерозолю; випаровування (іноді лише часткове) твердого залишку; дисоціація молекул у газовій фазі; іонізація; збудження і світіння атомів. Збудження вільних ато­мів зразка контролюється лише в загальному вигляді шляхом вибору температури в комірці атомізації. Емісійний спектр зразка складається з великої кількості ліній і є сумою спектрів всіх наявних в пробі еле­ментів. Спектри багатьох речовин часто накладаються один на одного, що створює труднощі при їх ідентифікації. Тому автоматизація спек­трофотометричних вимірів повинна включати відповідне програмне забезпечення, що дозволяє вирішувати завдання виділення відповід­них смуг з метою проведення подальшого кількісного аналізу. В той же час можливість одночасного кількісного визначення значної кількості елементів у широкому інтервалі концентрацій при використанні малої маси проби є важливою перевагою атомно-емісійного методу в порів­нянні з іншими спектральними, а також багатьма іншими хімічними й фізико-хімічними методами аналізу.

Стандартний процес атомно-емісійного спектрального аналізу вклю­чає наступні основні етапи:

• Пробопідготовка (підготовка зразка);

• Випаровування аналізованої проби (якщо вона не газоподібна);

• Дисоціація (атомізація молекул проби);

• Збудження випромінювання атомів й іонів елементів проби;

• Розклад збудженого випромінювання в спектр;

• Реєстрація спектра;

• Ідентифікація спектральних ліній (якісний аналіз елементного складу);

• Вимір інтенсивності аналітичних ліній (кількісний аналіз);

Атомно-абсорбційна спектроскопія

Атомно-абсорбційний спектральний аналіз базується на явищі резо­нансного поглинання монохромного світла вільними атомами хімічних елементів. В не збудженому (основному) стані атом поглинає енергію від зовнішнього джерела світла з певною довжиною хвилі і переходить в збуджений стан. Кожному елементу відповідає своя характеристична частота поглинання, що співпадає з відповідними випромінювальними характеристичними частотами.

На відміну від випромінювання основні закономірності процесів переходу атомів з основного стану в збуджений визначаються без спеці­альних припущень про механізми молекулярної чи атомної взаємодії. Інтенсивність пройденого пучка світла на даній довжині хвилі експонен-ційно зменшується при збільшенні числа атомів елемента на світловому шляху за законом Бугера-Ламберта для розбавлених розчинів:

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  124  125  126  127  128  129  130  131 


Похожие статьи

Л В Кузнецова - Клінічна та лабораторна імунологія