Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Сверхкритическая флюидная экстракция среднелетучих органических соединений из человеческих волос с последующим хромато-масс-спектрометрическим анализом всего экстракта : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.02

Год: 2007

Номер работы: 49538

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

в настоящее время волосы для являются медицинских аналитов третьим и в по важности биологическим объектом токсикологических матрице (можно исследований после крови и мочи, выгодно отличаясь от них простотой отбора, долговременностью хранения зафиксировать однократное принятие наркотического вещества спустя 2-6 месяцев), а также возможностью отбора пробы в любое время суток. Обычно работы ограничиваются определением одной группы заданных соединений (например, анаболические стероиды) и продукт

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР Различные химические вещества могут попадать в волосы двумя путями - из организма (включение во внутреннюю структуру волос в процессе их роста - соединения, попавшие в волосы таким путем, называют эндогенными) и напрямую из окружающей среды (сорбция из атмосферы, из воды при купании, из шампуней и т.д.

- экзогенные соединения). Количество сорбированных веществ может сильно варьироваться в зависимости от их концентрации в окружающей среде причем вплоть до дифф

Необходимость первоначальной промывки волос связана со степенью загрязнения образца, селективностью последующего метода определения и решаемой в данной работе проблемой. Обычно в волосах определяют соединения, которые попали в волосы из организма (эндогенные соединения), т.е. включенные во внутреннюю CTpyia7py волос. Для удаления мешающих соединений и во избежание ложных положительных результатов также необходимо и сначала очистить выделений. волосы При от внешних загрязнителей (т.е. соединен

В целях повышения степени извлечения определяемых соединений из волос применяют различные способы измельчения и разложения волос. После промывания волосы высушивают на воздухе либо в атмосфере азота, а затем измельчают путем нарезания на мелкие (порядка 1

мм) куски либо доведения до порошкообразного состояния с помощью шариковой мельницы. Способ разложения выбирают в зависимости от природы определяемых соединений - так, при определении бензодиазепинов щелочной и кислотный гидролиз не пр

При разложении с помощью щелочей измельченные волосы помещают в

0.1-2 М раствор NaOH (реже - КОН) и выдерживают 10-120 мин при температуре 65-95°С. В большинстве работ при различном количестве (20200

мг) волос используют 1 мл раствора щелочи. Так, в работе [21] при определении эстрона и 17р-эстрадиола волосы последовательно промыли этанолом, водой и ацетоном, высушили при 60°С. Очищенные волосы измельчили до длины 1-2 мм и в количестве 200 мг поместили в стеклянную колбу, затем пр

Наиболее широко используемыми реагентами для проведения кислотного разложения волос являются

0.1-

0.6М растворы HCI (иногда до

ЗМ) и раствор 5М HCI в метаноле (1/20). Также используют водные растворы H2SO4 [1] и раствор трифторуксусной кислоты в метаноле (1/9) [1, 19, 40]. Раствор трифторуксусной кислоты в метаноле обычно используется при определении ацетилморфина, так как при этом гидролиз ацетилморфина минимален. Кислотное разложение проводят при более низких температурах

Ферментативное разложение - самый "мягкий" способ разложения волос. С помощью ферментативного разложения можно эффективно извлекать из внутренней структуры волос такие нестабильные соединенения, как бензодиазепины, а также извлекать без разложения такие соединения, которые частично разлагаются с образованием других определяемых соединений (частичный гидролиз ацетилморфина до морфина при щелочном и кислотном разложении волос). 25 Таблица 7 Ферментативное разложение волос Соединения

Так как существует два подхода к извлечению органических соединений из волос - с разложением волос и без разложения - то способы экстракции также делятся на две группы - экстракция из раствора, полученного после разложения волос, и экстракция непосредственно из волос. При этом в первом варианте возможны различные методы экстракции из водного раствора - жидкость-жидкостная экстракция (ЖЖЭ), твердофазная экстракция (ТФЭ), твердофазная микроэкстракция (ТФМЭ) и сверхкритическая флюидная экстракц

Наиболее распространенным способом экстракции из раствора после разложения волос является ЖЖЭ. При этом перед экстракцией в зависимоси от класса определяемых соединений может проводиться нейтрализация водного раствора. После экстракции в ряде случаев проводят очистку раствора с помощью ТФЭ с последующим элюированием определяемых соединений. Так, в работе [82] при определении пестициов (ДДТ, ДДЭ, ДДД, ПАУ, ПХБ) в волосах жителей различных стран (Греция, Италия, Бельгия) навески (200

мг)

В ряде случаев для извлечения определяемых соединений из раствора после разложения волос используют твердофазную экстракцию (ТФЭ). Этот метод удобен тем, что есть возможность совместить экстракцию с очисткой от мешающих соединений, промыв картридж с сорбированными соединениями растворителем, элюирующим мешающие соединения, но не смывающим определяемые соединения. Так, в работе [66] при определении декстропропоксифена и норпропоксифена волосы (50

мг) разлагали HCI (700 мкл

0.1 М ра

Твердофазную течение микроэкстракцию (ТФМЭ) обычно проводят с использованием кварцевых волокон, покрытых полидиметилсилоксаном, в 15-20 минут при перемешивании. Так, в работе [92] при амфетаминов в волосах, раствор, полученный после определении разложения волос 1М NaOH (

0.2

мл) нейтрализовали фосфатным буфером (

1.2 мл, рН

6.0), добавили 10 мкл гептафтор-н-бутирилхлорида. После перемешивания в течение нескольких секунд в раствор поместили волокна с полидиметилсилокс

Существуют сверхкритическая два основных способа экстракции (СФЭ). В органических очередь, соединений без разложения волос - жидкостная экстракция (ЖЭ) и флюидная экстракция свою жидкостную экстракцию можно проводить двумя способами - с помощью различных буферов либо с помощью органических растворителей.

2.1. Жидкостная экстракция Жидкостную пестициды шампуней), либо экстракцию без другие разложения волос удобнее всего использовать для определения экзогенных соединений (чаще всего экотоксиканты, окислительные множество примеров компоненты применения однако существует жидкостной экстракции для извлечения эндогенных соединений. Степени извлечения эндогенных соединений при этом ниже, чем в случае предварительного разложения разложения волос. волос, однако два сильно уменьшается количество меша

2.2. Сверхкритическая флюидиая экстракция Сверхкритическая флюидная экстракция (СФЭ) основана на экстракции органических соединений из различных матриц сверхкритическим флюидом (СФ). Сверхкритический флюид - состояние вещества при температурах и давлениях выше критических. В качестве СФ используются различные соединения - СОг, NzO, CH3CI, CH2CHF, NH3, (СНз)2МН, CHFa, CCI2F2, CCIF3, SFe, СО [97], CH2CICH2CI, CHCI2CH2CI, CCL2CCL2 [98] и др., но чаще всего используется СО2 благодаря своей нетокс

1.4. Способы улавливания органических соединений из потока сверхкритического флюида Существуют два основных способа улавливания определяемых веществ из СФ - улавливание в органический растворитель и улавливание в сорбционную ловушку. В первом случае СФ после экстракции в процессе декомпрессии пропускается через небольшой объем (2 - 10 мл при потоке газа 250 - 500 мл/мин) органического растворителя (МеОН, гексан, дихлорметан, толуол, ацетонитрил), который потом может быть упарен до

0.5

1.5. Химическая модификация Существует необходима: Повышение существующему степени извлечения правилу "подобное определяемых растворяется соединений. По в подобном" ряд причин, по которым химическая модификация гидрофильных групп определяемых веществ желательна, а иногда и гидрофильные соединения, содержащие гидрофильные функциональные группы, хорошо растворяются в протонных полярных растворителях и плохо в апротонных и неполярных. Химическая модификация гидрофильных групп увеличи

1.6. Сравнение различных методов извлечения органических соединений из волос В качестве параметров для сравнения различных методов извлечения органических соединений из волос были выбраны степень извлечения, предел обнаружения и диапазон определяемых концентраций. Однако такое сравнение затруднено в связи с тем, что подавляющее большинство работ нацелено на определение содержания какого-либо конкретного органического соединения в волосах, а не на изучение возможностей данного метода. Так, сте

ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА, АППАРАТУРА, МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для выполнения данной работы использовали следующее оборудование:

- насос для сверхкритической флюидной экстракции модели «SFE 300» (Carlo Erba Instruments, Италия), оснащенный системой охлаждения до 15°С;

- установку для сверхкритической флюидной экстракции модели «SFE 30», оборудованную металлическим обогреваемым рестриктором с возможностью регулировки потока (Carlo Erba Instruments, Италия);

- ячейки для проведения СФЭ объемом

0.4 мл и 12 мл из нержавеющей стали - г

В качестве сверхкритического флюида использовали СОг (особой чистоты

99.995%, баллон), дополнительно очищенный с помощью активированного угля и молекулярных сит 5А. Для проведения газохроматографического анализа использовали следующие газы: газ-носитель - водород (генератор, дополнительная очистка молекулярными ситами 5А), гелий (марки А, баллон), вспомогательный газ - воздух (компрессор, дополнительная очистка молекулярными ситами 5А). В качестве внутренних стандартов использовали 1,4-

Волосы нарезали ножницами до длины <

0.5 см, помещали в стеклянный стакан и измельчали до порошкообразного состояния при помощи стриммера.

Известное количество волос (5 - 500

мг) с помощью шпателя помещали в колбу объемом 2 мл, приливали 1 мл 1М раствора NaOH и выдерживали при комнатной температуре в течение 16 ч.

Жидкость-жидкостную экстракцию из раствора (10 мл), полученного после разложения волос, проводили при помощи встряхивания с 2 мл дихлорметана в течение 5 мин. Органическую фазу декантировали, к водной фазе приливали

0.5 М раствор H2SO4 до рН ~ 1, встряхивали с 2 мл дихлорметана в течение 5 мин. После декантации, органические фазы объединяли.

Известное количество волос (50

мг) с помощью шпателя помещали в колбу объемом 5 мл, приливали

0.5 мл метанола, помещали на 2 часа в ультразвуковую ванну, декантировали органическую фазу.

Известное количество волос (5

мг) с помощью шпателя помещали в экстракционную ячейку объемом

0.4 мл (рис.2). Ячейку помещали в установку для СФЭ и термостатировали в течение 5 минут. Экстракцию проводили сверхкритическим СОг при контролируемых давлении и температуре. Поток сверхкритического флюида через ячейку контролировали, изменяя выходное отверстие рестриктора. Сбор экстрагируемых соединений осуществляли на сорбционном устройствекартридже. Рис.2. Ячейка для проведения сверхк

К раствору (1 мл), полученному после разложения волос, приливали

0.5 М раствора H2SO4 до рН = 7 (~

0.5 мл), разбавляли полученный раствор до 7 мл бидистиллированной водой и помещали в экстракционную ячейку объемом 12 мл. Экстракцию проводили сверхкритическим СОг при контролируемых давлении и температуре. Поступающий поток экстрагента подавали со дна ячейки таким образом, что происходило перемешивание пробы и осуществлялось разделение фаз вода/флюид (рис.3). Поток сверхкритического

Исследуемые соединения улавливали на специально изготовленном сорбционном устройстве-картридже. Картридж представлял собой небольшую металлическую трубку длиной 6 см и внутренним диаметром 3 мм, наполненную сорбентами БАУ, Тенакс и стеклянными шариками с 5% SE-30. Устройство картриджа и направления потоков газа через него во время экстракции и во время термодесорбции схематически изображено на рис. 4. Картридж присоединяли к рестриктору, который нагревали до 250°С. Нагрев осуществляли для п

Для анализа экстрактов после СФЭ использовали газохроматографическую систему, модифицированную нами для решения поставленных задач и приведенную на рис.5. Система[для сверхкритической флюидной экстракции Сорбционный картридж I"* '^ктема с Г^зохроматогра'фическая вдаменно-ионизационным детектированием . „ ^ Рис.5. Схема СФЭ/ГХ анализа. К картриджу с сорбированными соединениями с одной стороны присоединяли иглу, а с другой стороны подключали газовую линию. Перекрывали потоком газа

2.3.9. Хромато-масс-спектрометрический анализ экстрактов Хромато-масс-спектрометрический анализ экстрактов осуществляли на хроматогорафе модели «Varian 3400» в сочетании с масс-спектрометром модели Finnigan INCOS 50. Разделение проводили на капиллярной колонке CPSil 8СВ Lowbleed/MS (30 м х

0.32 мм х 1 мкм). В качестве газа-носителя использовали гелий (марки А, баллон), поток газа-носителя составлял

1.5 мл/мин. Разделение проводили в режиме программирования температуры 40°С (15 мин

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СТЕПЕНИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СРЕДНЕЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ВОЛОС МЕТОДОМ СФЭ ОТ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЕРИМЕНТА Одним из ключевых моментов в СФЭ является сбор и перенос экстракта в хроматографическую систему. В настоящее время в СФЭ для сбора и переноса экстракта в хроматографическую систему преимущественно используют либо «on-line» сочетание, либо улавливание в органический растворитель. Эффективность и чувствительность метода значительно возрастет, если осуществит

При изучении рассматриваемой зависимости температуру варьировали в диапазоне 45 - 80°С при давлении сверхкритического флюида 25 МПа. В качестве сверхкритического флюида использовали СОг. Рис. 13-16 иллюстрируют влияние температуры в экстракционной системе на скорость извлечения соединений из волос сверхкритическим флюидом. R, % T, с Рис.13. флюида. Зависимость степени извлечения соединения, соответствующего первому пику на хроматограмме, от температуры R "У 2° Рис.14. флюида.

При изучении рассматриваемой зависимости давление варьировали в диапазоне 15-25 МПа при температуре сверхкритического флюида 80°С. В качестве сверхкритического флюида использовали СОгРис. 17-20 иллюстрируют влияние давления в экстракционной системе на скорость извлечения соединений из волос сверхкритическим флюидом. Р.МПа 20 t, мин -- 150 Рис.17. Зависимость степени извлечения соединения, соответствующего первому пику на хроматограмме, от давления флюида. "" ^u t, мин Рис

ГЛАВА 4. ХРОМАТО-МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭКСТРАКТОВ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ВОЛОС Полученные результаты позволили изучить среднелетучих органических исследования соединений условий в СФЭ из волос возможность разработки способа определения волосах, человеческих основанного на СФЭ из волос, сорбционном улавливании экстрагированных соединений на выходе из флюидного экстрактора, переводе всего концентрата термодесорбцией в инжектор хроматографа и ГХ/МС анализе этого концентрата. В качестве обра

И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ В литературе нет единого способа извлечения из волос даже заданных примесей. Наиболее общепринятыми являются экстракцией. Было решено экстракция из волос разработанного метанолом и разложение волос с последующей жидкость-жидкостной провести сопоставление способа извлечения примесей из волос со следующими способами, первые два из которых широко известны, а последний предложен нами:

- ультразвуковая экстракция метанолом; разложение волос при помощи 1М NaOH с последующей ж

5.1. Экстраиция органических соединений метанолом под действием ультразвука Извлечение органических соединений из волос проводили в следующих условиях: Экстрактант - метанол,

0.5 мл; Температура - 25°С; Время экстракции - 2 часа; Режим экстракции - статический; Мощность УЗ-100 Вт; Масса волос - 50 мг. Для хромато-масс-спею-рометрического анализа использовали 1 мкл полученного раствора (1/500 часть). В качестве внутреннего стандарта использовали смесь дейтерированных ПАУ (4 нг/мкл/ком

5.2. Разложение волос при помощи 1М NaOH с последующей жидкость-жидкостной экстракцией из полученного раствора 500 мг волос поместили в колбу объемом 20 мл, прилили 10 мл 1М NaOH, выдерживали Полученный раствор при комнатной температуре в течение 40 ч. трижды экстрагировали 2 мл дихлорметана. Органическую фазу декантировали, к водной фазе приливали

0.5 М раствор H2SO4 до рН ~ 1. Полученный раствор трижды экстрагировали 2 мл дихлорметана, органические фазы объединили и упарили до 1 мл.

5.3. Разложение волос при помощи 1М NaOH с последующей сверхкритической флюидной экстракцией из полученного раствора Наряду с общепринятыми способами нами было решено изучить возможность сочетания разложения волос при помощи 1М NaOH, СФЭ из полученного после разложения раствора и последующего анализа всего концентрата методом ГХ/МС. После разложения 5 мг волос (1 мл 1М NaOH, комн. температура, 16

ч) был получен мутный коричневый раствор, к которому прибавили 1М H2SO4 до рН ~ 7, разбавил