khimie.ru

Аналитическая химия довольно длительный период не уделяла медицинским и биологическим объекта должного внимания, профессионалы-аналитики занимались более простыми объектами. Методический уровень медико-биологических исследований, которыми занимались врачи или биологи, с точки зрения профессионала-аналитика был (а иногда и остается) довольно низким. Однако в конце XX в. в исследования медицинского назначения включается все большее число аналитических лабораторий, все больше высококвалифицированных профессионалов-аналитиков приходит в эту область. Этот процесс особенно характерен для США, где на биомедицинские исследования выделяются огромные средства. Однако и в других странах эта тенденция проявляется совершенно четко. Например, на кафедре Оптической химии МГУ им. М. В. Ломоносова разрабатывали ионометрические методы определения катехоламинов и органических кислот в биологических жидкостях. Совместно с Институтом педиатрии АМН СССР создавали тест-методы определения нитратов (индикатор некоторых детских болезней) в биологических жидкостях. Была разработана удачная новая методика определения сахара в крови. Отработан способ анализа волос на ряд органических веществ.

Для анализа биологических и медицинских объектов во второй половине XX в. были разработаны новые методы, прежде всего следует назвать метод иммуноанализа. В журналах по аналитической химии постоянно растет число публикаций, посвященных исследованию медицинских объектов.

Приведем один пример. В США создан иммунологический метод определения в крови белка РSА и соответствующее недорогое устройство для данной цели. Появление в крови этого белка, продуцируемого раковыми клетками, свидетельствует о начальной стадии рака простаты. Любопытен принцип устройства: основная деталь его — это крошечный рычажок длиной в несколько микронов, на котором помещены молекулы белка-антитела, реагирующего на белок РSА. Когда последний присоединяется к антителу, рычажок отклоняется; чем больше белка РSА в крови, тем сильнее отклонение.

В медико-биологических исследованиях методы локального анализа не менее важны, чем определение валовых показателей химического состава. Так, в США и в СССР опубликованы десятки работ по методикам и результатам локального анализа эмали зубов, в частности с применением метода электронного зонда или послойного растворения. Оказалось, что содержание ряда элементов в поверхностных и внутренних слоях эмали существенно отличается. Выявленные в 1970-е гг. закономерности локального распределения элементов в эмали (В. К. Леонтьев, Е. В. Боровский, О. И. Вершинина и др.) послужили основой для общепринятой в настоящее время теории возникновения кариеса. Возрастающая абсолютная чувствительность методов позволяет анализировать даже содержимое отдельных клеток. Значение рН внутри отделной клетки измеряют начиная с 1970-х гг., теперь так можно определять множество компонентов, используя, например, капиллярный электрофорез или масс-спектрометрию с индуктно-связанной плазмой. Примером использования высокой чувствительности последнего метода может также служить определение кадмия и цинка в микронавесках ткани, извлекаемой биопсией из простаты (изменение содержания этих элементов позволяет лучше понять механизм канцерогенеза). Абсолютные количеств кадмия и цинка в извлеченной пробе, конечно, ничтожно малы.

Отдельное направление — токсикологические исследования в области обнаружения ядов эти исследования смыкаются с криминалистическими. Необходимость обнаружения ядов (например соединений мышьяка и ртути) с древних времен способствовала развитию аналитических методов. Крупными достижениями стали, например, методики обнаружения следов мышьяка, связанные с образованием и разложением арсина (реакция Марша). В руководствах по токсикологии и судебной химии всегда приводились (обычно без теоретического обоснования) методики обнаружения ядовитых веществ. Еще больше писалось об этом в детективных романах и в газетных репортажах. Иногда вполне профессионально (Агата Кристи в молодости работала в лаборатории фармацевтического профиля), иногда по-дилетантски сенсационно. Сколько писали о нейтронно-активационном анализе сохранившихся волос Наполеона и обнаружении в них мышьяка, которым, как предполагали журналисты, отравили Наполеона на острове Святой Елены!

Обнаружение и определение веществ, являющихся маркерами заболеваний или индикаторами состояния органов человека, создание для этого новых приемов и устройств — очень интересная для аналитиков область (а значение ее всем очевидно). На определении химических маркеров (точнее сказать — показателей, характеризующих химический состав) в значительной степени и основывается клинический анализ. Исследования здесь осуществляют в двух направлениях: первое — отыскание новых маркеров и создание методов их регистрации, второе — разработка новых методик обнаружения и определения веществ, биологическая роль которых уже известна. Аналитики, конечно, больше занимаются работами по второму направлению. Биологические и биомедииинские исследования, да и медицинская практика требуют нестан -дартных аналитических решений. Это, в частности, диагностик заболеваний путем обнаружения и определения их биомаркер крови, моче, потовых выделениях, в тканях. Так, немало очень эффективных инструментальных методов разработано для определения глюкозы в крови диабетиков. Эти анализы теперь дело вовсе не в лаборатории, а где угодно (один академик-химик делает себе такие анализы, даже сидя на заседаниях ученого совета). Созданы превосходные средства для этой цели, требующие несколько микролитров крови. Однако повышение концентрации глюкозы может быть выявлено и косвенно, по повышенному содержанию ацетона в выдыхаемом воздухе.

Клиническим анализом заняты тысячи сотрудников различных польно-аналитических лабораторий медицинского профиля. В каждой крупной клинической лаборатории ежедневно анализируют несколько десятков (а то и сотен) однотипных проб крови и мочи на сахар. Обычно они выполняются строго по стандартной методике, предусматривающей введение в пробу ряда агентов и измерение оптической плотности полученного раствора сспектрофотометрия). Проводить сотни подобных анализов вручную — утомительный, нетворческий труд, да и не всегда лаборант, работая вручную, может обеспечить нужную точность результатов. А ведь промах при выполнении клинического анализа может привести к тяжелейшим последствиям для больного. В последние десятилетия появились автоматические устройства для ускорения и повышения точности массовых лабораторных анализов.