![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Более столетия отделяет нас от широкомасштабного применения химического оружия на полях первой мировой войны. Но ни ужасы массовой гибели людей в мучениях, ни политика взаимного сдерживания лидирующих противоборствующих государств, ни договоренности по его уничтожению так и не привели к ликвидации угроз применения химического оружия. Напротив, возрастающая индустриализация, упрощение доступа к производству, трудности контроля сделали относительно доступным синтез некоторых видов отравляющих веществ, а массовость поражения и высокий общественный резонанс при использования химического оружия вывели отравляющие вещества (ОВ) на лидирующие позиции использования различными террористическими группами и неподконтрольными международному влиянию массовым формированиями. Климатические изменения приводят к сокращению ресурсов, а возрастающая доля незанятых пассионарных мужчин молодого возраста повышают градус международной напряженности, питая гидру терроризма. Трансформированные религиозные доктрины оправдывают массовые уничтожения иноверцев возводя их в ранг необходимых. И вновь в этом плане ОВ выступают как идеальное оружие. Наметилась и другая тенденция, когда наличие химического оружия или подозрения на факт его применения используются как повод для несанкционированного попрания суверенитета и даже уничтожения целых государств. В этом плане наличие стройной системы контроля применения ОВ, доступные и международно признанные методики определения ОВ являются осью защитного механизма России. Объективное расследование фактов, связанных с обращением высокотоксичных соединений, сопряжено с трудностями, обусловленными отсутствием надежных способов выявления следовых количеств этих веществ в объектах окружающей среды, в технологических средах и в биообъектах. Актуальность проекта определяется необходимостью формирования новых научно-методических подходов к созданию способов и методик идентификации и определения в сложных матрицах маркеров и метаболитов отравляющих веществ и биотоксинов, обеспечивающих их выявление и расследование инцидентов с применением высокотоксичных соединений для поражения людей, животных и растений. Решение данной проблемы находится в сфере обеспечения химической безопасности Российской Федерации. Научная новизна ожидаемых результатов, полученных в ходе выполнения проекта, заключается в создании новых способов выявления маркеров и метаболитов отравляющих веществ и биотоксинов в различных средах с использованием последних модификаций методов хроматографического разделения и масс-спектрометрического детектирования следовых количеств токсикантов и их маркеров. Предполагается патентование ряда разработанных способов.
More than a century separates us from the large-scale use of chemical weapons (CW) in the fields of the World War I. But neither the horrors of mass death of people in agony, nor the policy of mutual deterrence of the leading warring states, nor the agreement on its destruction did not lead to the elimination of threats of the use of chemical weapons. On the contrary, the industrialization growth, simplification of access to production and the difficulties of its control made synthesis of some types of toxic substances relatively accessible; besides mass destruction due to use of chemical weapons and as a result wide public response brought toxic substances (TS) to the leading positions of use by various terrorist groups and outside formations. Climate change leads to a reduction in resources, and an increasing proportion of unemployed passionary young men increase the degree of international tension, fueling the hydra of terrorism. Transformed religious doctrines justify mass annihilation of the people of another faith. In this regard, CWAs act as the perfect weapon. There is another tendency, when the presence of chemical weapons or suspicions of the fact of their use are serve as an occasion for unauthorized violation of sovereignty and even the destruction of entire states. In this regard, the presence of a harmonious system for controlling the use of CWAs, available and internationally recognized methods for determining agents are the axis of the protective mechanism of Russia. Objective investigation of the facts related to the handling of highly toxic compounds is fraught with difficulties due to the lack of reliable methods for detecting trace amounts of these substances in environmental and biological objects, in technological environments. The relevance of the project is determined by the need to form new scientific and methodological approaches for developing methods of identifying and determination markers and metabolites of toxic substances and biotoxins in complex matrices, ensuring their identification and investigation of incidents using highly toxic compounds to damage people, animals and plants. The solution to this problem is to ensure the chemical safety of the Russian Federation. The scientific novelty of the expected results obtained during the project is to create new ways to identify markers and metabolites of toxic substances and biotoxins in various environments using the latest modifications of chromatographic separation methods and mass spectrometric detection of trace amounts of toxicants and their markers. Patenting a number of developed methods is considered.
Реализация разработанных подходов планируется в виде пакета методик и операционных процедур, обеспечивающих эффективное решение задачи по идентификации и определению следовых количеств маркеров и метаболитов отравляющих веществ и биотоксинов в сложных матрицах. Общественная значимость ожидаемых результатов заключается в предполагаемом использовании созданного в рамках проекта методического аппарата для обеспечения контроля за нераспространением химического и токсинного оружия и в его вкладе в обеспечение химической безопасности страны. По результатам выполнения проекта планируется подготовить ряд публикаций в ведущих индексируемых изданиях, в которых будут изложены новые подходы к созданию методик идентификации и определения в сложных матрицах следовых количеств маркеров и метаболитов отравляющих веществ и биотоксинов.
В 2015 - 2017 авторским коллективом с участием предполагаемых исполнителей заявляемого проекта был успешно реализован проект РНФ 15-13-10005 "Исследование закономерностей формирования масс-спектров электронной, химической и электрораспылительной ионизации маркеров отравляющих веществ в целях методического обеспечения определения их в объектах окружающей среды и в биологических средах". В рамках данного проекта были установлены закономерности формирования масс-спектров для большого числа известных на тот момент продуктов трансформации отравляющих веществ, предложены основные методологические подходы, использование которых позволяет проводить контроль содержания данных маркеров в различных объектах. Показано, что использование масс-спектрометрических методов позволяет достигать рекордно низких пределов обнаружения. При этом, установлено, что для создания наиболее эффективных и чувствительных способы анализа продуктов трансформации отравляющих веществ наиболее перспективным является вариант хроматомасс-спектрометрии высокого разрешения, как наиболее прогрессивный современный вариант масс-спектрометрии. Авторским коллективом опубликовано 13 статей в изданиях, регистрируемых в системе «Сеть науки» (Web of Science) или «Скопус» (Scopus), 14 публикаций, зарегистрированных в базе данных РИНЦ, зарегистрировано 8 результатов интеллектуальной деятельности.
Реализация разработанных подходов позволила сгенерировать пакет методик и операционных процедур, обеспечивающих эффективное решение задачи по идентификации и определению следовых количеств маркеров и метаболитов отравляющих веществ и биотоксинов в сложных матрицах. Общественная значимость полученных результатов заключается в предполагаемом использовании созданного в рамках проекта методического аппарата для обеспечения контроля за нераспространением химического и токсинного оружия и в его вкладе в обеспечение химической безопасности страны. По результатам выполнения проекта подготовлен ряд публикаций в ведущих индексируемых изданиях.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 22 апреля 2019 г.-15 декабря 2019 г. | Исследование процессов трансформации высокотоксичных веществ в биологических средах и в окружающей среде с целью выявления характерных метаболитов и маркеров для их идентификации |
Результаты этапа: 1. расширена область знаний о процессах формирования вторичных метаболитов ОВ, а также долгоживущих маркеров и аддуктов с биомакромолекулами. Выявлены маркеры, пригодные для ретроспективного отслеживания применения известных видов ОВ.; 2. Созданы схемы пробоподготовки для образцов биопроб и объектов окружающей среды, обеспечивающие удовлетворительные коэффициенты извлечения целевых соединений одновременно с эффективной очисткой от мешающего влияния матричных компонентов. | ||
2 | 1 января 2020 г.-15 декабря 2020 г. | Исследование процессов трансформации высокотоксичных веществ в биологических средах и в окружающей среде с целью выявления характерных метаболитов и маркеров для их идентификации |
Результаты этапа: 1.Исследовано масс-спектрометрическое поведение нового биомаркера применения циклозарина – аддукта О-циклогексилметилфосфоновой кислоты с тирозином, треонином и лизином (CH3P(O)(OHex-c)-Tyr-Thr-Lys) в варианте тандемной масс-спектрометрии высокого разрешения. Установлены пути фрагментации, а также брутто- и структурные формулы ионов, присутствующих в масс-спектре фрагментации протонированого молекулярного иона CH3P(O)(OHex-c)-Tyr-Thr-Lys, в том числе с использованием изотоп-меченного стандарта CD3P(O)(OHex-c)-Tyr-Thr-Lys (таблица 1 в разделе 1.6 «дополнительные материалы»). 2.Оптимизирован и апробирован на экспонированных образцах плазмы крови человека способ определения факта интоксикации циклозарином (в виде биомаркера CH3P(O)(OHex-c)-Tyr-Thr-Lys) методом ВЭЖХ—МС/МС высокого разрешения, который характеризуется высокой чувствительностью (5 нг/мл циклозарина в плазме), специфичностью и удовлетворительными метрологическими характеристиками. Выбраны оптимальные условия пробоподготовки и проведения процедуры трипсинолиза (37 оС в течение 16 часов). Предложенный способ успешно апробирован отечественной лабораторией на образцах, предъявленных для анализа в рамках Четвертого официального биомедицинского теста ОЗХО. Предел обнаружения CH3P(O)(OHex-c)-Tyr-Thr-Lys в человеческой плазме составил 0.5 нг/мл. 3. Были подобраны и оптимизированы с привлечением статистического анализа условия реакции дериватизации широкого круга алкилфосфоновых (АФК) и алкилметилфосфоновых кислот (АМФК) п-метоксифенацилбромидом . Реакция дериватизации наиболее полно протекает в ацетонитриле при температуре 80˚С в течение 40 минут, в качестве основания используется триэтиламин (5 мг/мл). Получены МС1 и МС2 спектры ИЭР и ЭИ производных анализируемых соединений, а также показаны особенности и закономерности их формирования. На основе интерпретации МС1 и МС2 спектров выбраны характеристичные сигналы, позволяющие проводить надежную идентификацию и чувствительное определение. Подобраны условия хроматографического разделения аналитов, позволяющие достичь хорошего разрешения за приемлемое время анализа. Оценена чувствительность определения АФК и АМФК в форме производных с ПМФБ методами ВЭЖХ-МС/МС и ГХ-МСВР. Показано, что методом ВЭЖХ-МС/МС могут быть достигнуты очень низкие пределы обнаружения АФК и АМФК (0.02 до 0.2 нг/мл), а пределы обнаружения АМФК, полученные методом ГХ-МСВР, превосходят описанные в литературе. Полученные результаты являются отправной точкой для дальнейших исследований по определению выбранных соединений в различных реальных объектах, в частности в биомедицинских пробах, которые подлежат анализу в целях выявления фактов применения отравляющих веществ. 4. Был разработан и проверен ВЭЖХ-МС/МС способ совместного определения алкилфосфоновых и алкилметилфосфоновых кислот в образцах плазмы крови и мочи. Хроматографическое разделение аналитов проводили на колонке, обладающей смешанной селективностью, что привело к значительному увеличению факторов удерживания аналитов в сравнении с обращенно-фазовым вариантом и как следствие снижению влияния матричных компонентов на детектирование аналитов. Было показано, что АФК удерживаются в основном за счет ионообменных взаимодействий, а АМФК как ионообменных, так и гидрофобных. Очистку образцов плазмы и мочи проводили при помощи твердофазной экстракции на нормально-фазовых картриджах. Были достигнуты высокие значения степеней извлечения аналитов. Для более точного и надежного детектирования аналитов применяли изотопно-меченные внутренние стандарты. Достигнутые пределы обнаружения АФК и АМФК находились на уровне единиц (АМФК) и десятков (АФК) нг/мл. | ||
3 | 1 января 2021 г.-15 декабря 2021 г. | Исследование процессов трансформации высокотоксичных веществ в биологических средах и в окружающей среде с целью выявления характерных метаболитов и маркеров для их идентификации |
Результаты этапа: 1. Исследовано масс-спектральное поведение аддуктов 2-(диалкиламино)этилтиола с дипептидом цистеин-пролином, продуктов биотрансформации нервно-паралитических агентов V-типа (на примере VX, CVX и VR), содержащих тиоловые группы. Установление путей фрагментации и характерных ионных реакций для надежной идентификации указанных новых биомаркеров применения VR и CVX методом тандемной масс-спектрометрии высокого разрешения. 2. Оптимизированы условия пробоподготовки биомедицинских проб (с использованием твердофазной экстракции, исследование параметров, влияющих на глубину ферментативного гидролиза альбуминовых аддуктов агентов V-типа), искусственно зараженными следовыми количествами нервно-паралитическими отравляющими веществами (на примере VX, CVX и VR), обеспечивающих максимальное выделение новых биомаркеров V-газов, содержащих тиоловые остатки, методами хроматомасс-спектрометрии высокого разрешения. 3. Применен метод математической статистики для метаболомного профилирования образцов мочи крыс, подвергшихся подкожному введению зарина в течение месяца. Профилирование будет проведено с применением метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием высокого разрешения. 4. Апробировано на образцах мочи крыс разработанного способа определения маркеров применения ОВ с помощью mixed – mode хроматографической колонки и тандемного масс-спектрометрического детектирования. 5. Применен универсальный реагент для дериватизации маркеров отравляющих веществ нервно-паралитического действия, позволяющего проводить их определение в моче крыс методами хроматомасс-спектрометрии. 6. Изучено накопление продуктов разложения мышьяк-содержащих отравляющих веществ в растительном материале методом высокоэффективной жидкостной хроматомасс-спектрометрии. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".