Автореферат (Разработка методик хроматомасс-спектрометрического определения наркотических средств, психотропных веществ и лекарственных препаратов в биообъектах)

На правах рукописиКислякова Яна ЮрьевнаРазработка методик хроматомасс-спектрометрическогоопределения наркотических средств, психотропных веществ илекарственных препаратов в биообъектах02.00.02 – Аналитическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква2017 г.Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химииФедерального государственного автономного образовательного учреждениявысшего образования «Российский университет дружбы народов».Научный руководитель:кандидат химических наук, доцентШешко Татьяна ФедоровнаФедеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования «Российский университет дружбы народов».Официальные оппоненты:Савельева Елена Игоревнадоктор химических наук, заведующая лабораторией аналитическойтоксикологии ФГУП «НИИГПЭЧ» ФМБА России.Шантроха Александр Викторовичдоктор химических наук, главный научный сотрудник ФГУП «НаучныйЦентр «Сигнал».Ведущая организация:НИИ Фармации Первого МГМУ им.

И.М. СеченоваЗащита состоится 08 июня 2017 г. в _____ часов на заседанииДиссертационного совета Д 212.131.10 на базе ФГБОУ ВО «Московскийтехнологический университет» по адресу: 119571, Москва, проспект Вернадского,д. 86 (аудитория М-119).Ваши отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 119571, Москва,пр. Вернадского, 86, ФГБОУ ВО «Московский технологический университет».С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке Московскоготехнологического университета по адресу: 119571, Москва, пр. Вернадского, д.

78 инасайтеhttps://www.mirea.ru/science-andinnovation/dissertation-tips/dissertationcouncil-d-212-131-10/.Автореферат диссертации разослан __.__.2017 г.Ученый секретарьДиссертационного СоветаА.Ю. Путин2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность: Одной из важнейших задач химико-токсикологическогоанализа(ХТА) и судебной медицины является обнаружение вбиологических объектах экзогенных веществ, способных оказыватьактивное физиологическое воздействие на организм человека (далее ФАВ).Такие исследования необходимы, например, при проведении медицинскогоосвидетельствования водителей на состояние наркотического опьянения, входе мониторинга употребления наркотических средств и психотропныхвеществ детьми школьного возраста, для установления причины летальногоисхода и при проведении оперативно-розыскных мероприятий,направленных на борьбу с незаконным оборотом наркотических средств ипсихотропных веществ.Объекты исследования, представляющие наибольший интерес, − моча,кровь и волосы.

После употребления вещества сохраняются в крови всреднем в течение 24-х часов, в моче − до 3х дней, а в волосах от месяца донескольких лет, в зависимости от их длины. Основной недостаток мочи –содержание веществ преимущественно в виде метаболитов. Волосы жеявляются одним из наиболее перспективных биологических материаловхимико-токсикологического исследования. Интерес к данному биообъектуобусловлен также тем, что он не требует особых условий хранения исодержащиеся в нем экзогенные вещества сохраняются достаточно долго, атакже находятся преимущественно в нативном (неизменном) виде, чтоисключает необходимость поиска метаболитов. Однако анализ волосинформативен лишь в случае многократного или хроническогоупотребления экзогенных веществ.Анализ мочи и крови позволяет определить даже однократноеупотребление человеком ФАВ, но в этом случае необходимо проводитьопределение как исходных соединений, так и их метаболитов.

В некоторыхже случаях ФАВ может полностью метаболизировать в организме человека.Поиск метаболитов зачастую затруднен ввиду отсутствия аналитическихстандартов и образцов сравнения данных соединений.Одной из наименее охваченных областей в ХТА волос являетсяопределение способа проникновения и удерживание экзогенных веществ вих структуре, что затрудняет определение условий пробоподготовки волос кинструментальному анализу. Поэтому для решения вопроса о выбореспособов подготовки данного биообъекта к анализу, необходимо провестиисследования степени и механизма адсорбции веществ на поверхностиволос и установить характер их взаимодействия.3Основной проблемой обнаружения ФАВ в биообъектах является ихнизкое содержание, что требует применения высокочувствительныхметодов исследования.

Одним из таких методов является хроматомассспектрометрия (ХМС), сочетающаяхроматографию (газовую илижидкостную) и масс-спектрометрию. Наиболее широко в ХТА и судебноймедицине применяется метод газовой хроматографии с масс-селективнымдетектированием (далее ГХ-МС). Он отлично подходит для скрининговогоанализа, однако, имеет ряд недостатков: низкая чувствительность, сложнаяи многоступенчатая пробоподготовка. Для анализа биообъектов методомГХ-МС чаще всего используют масс-спектрометр с ионизациейэлектронным ударом и квадрупольным фильтром масс. Это позволяетпроводить качественный и количественный анализ на наличие различныхэкзогенных веществ органической природы.Более высокой чувствительностью и специфичностью обладает методгазовойхроматографиистандемныммасс-спектрометрическимдетектированием (далее ГХ-МС/МС), он подходит как для скрининговыхисследований, так и для направленного поиска веществ, хотяпробоподготовка остается такой же сложной.

Альтернативным поселективности, но наиболее чувствительным методом являетсявысокоэффективная жидкостная хроматография с тандемным массспектрометрическим детектированием (далее ВЭЖХ-МС/МС). Данныйметод не требует такой сложной пробоподготовки, как ГХ-МС. ВЭЖХМС/МС, в отличие от ГХ-МС, используется как подтверждающий методанализа, но для него не существует коммерчески доступных универсальныхбиблиотек масс-спектров.

Это приводит к необходимости создаватьсобственные методики, методы и библиотеки индивидуально под каждыйприбор. Но благодаря высокой селективности тандемная массспектрометрия нашла широкое применение в ХТА и судебной медицине.Использование ХМС для анализа волос диктует необходимостьрешения вопроса о выборе способа пробоподготовки этого твердогобиообъекта, для чего также необходимо установить характерадсорбционного взаимодействия экзогенных веществ с матрицей волос.Цель данной работы: разработка хроматомасс-спектрометрическихметодовисследованияиопределениеоптимальныхусловийпробоподготовки для анализа наркотических средств, психотропныхвеществ и лекарственных препаратов (рис.

1) в объектах биологическогопроисхождения.4Рисунок 1. Структурные формулы некоторых наркотических средств,психотропных и лекарственных веществ, анализируемых в биообъектахметодами ХМС.Для достижения поставленной цели необходимо было решить рядследующих задач:1.Разработать методы извлечения наркотических средств(морфин, кодеин, «природные» и «синтетические» каннабиноиды),психотропных (амфетамин, метамфетамин, МДА, МДМА, МДЕА, МДПВ,РСР), сильнодействующих (фентанил, стрихнин) веществ и лекарственныхпрепаратов (карбамазепин, амитриптилин) из матрицы волос.2.Исследовать адсорбцию (1-пентил-1H-индол-3-ил)-(4-этилнафталин-1-ил)метанона (далее JWH-210) на поверхности измельченныхволос и установить ее закономерности.3.Разработать и апробировать новые подходы к экспрессному иэффективному экстракционному извлечению целевых веществ избиожидкостей(кровь,моча)дляпоследующегохроматомассспектрометрического определения.4.ОптимизироватьинструментальныеХМСметодыидентификации целевых веществ.5.Определить метрологические характеристики разработанныхметодиканализанаркотическихсредств,психотропных,сильнодействующих веществ и лекарственных препаратов в биообъектахНаучная новизна: Впервые исследована адсорбция представителясинтетических каннабиноидов класса нафтоилиндолы на темных и светлыхобразцах волос.

На основании экспериментальных данных по адсорбцииJWH-210 выбраны условия извлечения целевых аналитов из матрицы волос.5Химико-токсикологический анализ цельных волос разделен наисследование внешней поверхности и внутренней области. Изучены иэкспериментально разработаны подходы к пробоподготовке волос кинструментальному анализу методами ГХ-МС, ГХ-МС/МС и ВЭЖХМС/МС.Впервые проанализированы данные по методам деконтаминации волос,на основании которых предложены четыре методики отмывки внешнейповерхности волос.Предложена универсальная процедура деконтаминации при подготовкеволос к химико-токсикологическому анализу.Установлено влияниеизменения параметров щелочного гидролиза и жидкость-жидкостнойэкстракции на степени извлечения наркотических средств (морфин, кодеин,«природные»и«синтетические»каннабиноиды),психотропных(амфератмин, метамфетамин, МДА, МДМА, МДЕА, МДПВ, РСР),сильнодействующих (фентанил, стрихнин) веществ и лекарственныхпрепаратов (карбамазепин, амитриптилин) из матрицы волос.Впервые проведен анализ внешней поверхности волос на наличиесинтетических каннабиноидов различных классов.

Определены условияхроматографического разделения и детектирования каннабиноидов классов3-нафтоилиндолы, индол-3-карбоксилаты и индазол-3-карбоксамидыметодомГХ-МС/МС.Предложеныорганическиерастворители,позволяющие избежать процессы метилирования целевых аналитов винжекторе прибора.Определеныусловияхроматографическогоразделенияидетектирования каннабиноидов классов 3-нафтоилиндолы, индол-3карбоксилаты и индазол-3-карбоксамиды методом ГХ-МС/МС.

Для каждойгруппысинтетическихканнабиноидовпредложеновыделятьхарактеристический фрагментарный ион. Далее в режиме «Product ion»проводить скрининговый поиск фрагментов новых представителейканнабимиметиков на хроматограммах проб волос. Выбраны органическиерастворители для пробоподготовки волос, позволяющие избежатьметилирования целевых аналитов в инжекторе прибора.Показано, что применение ГХ-МС метода не позволяет одновременноидентифицировать наркотическое средство морфин и метаболит кодеина −норкодеин в моче ввиду незначительного отличия их масс-спектров,поэтому определены наиболее информативные ионы и энергии соударениядля идентификации морфина, кодеина и норкодеина методом ВЭЖХМС/МС в режиме SRM. На основе результатов анализа проб мочи людей,принимавших кодеин и морфин, предложены критерии дифференциации6употребления наркотического средства морфин и кодеинсодержащихлекарственных препаратов.Предложеныподходыкэкспрессномувысокоэффективномуизвлечению органических соединений из биологических жидкостей (моча,кровь).

Экспериментально определены критерии дифференциацииупотребленияморфинаикодеинапорезультатамхимикотоксикологического анализа мочи.Практическая значимость: Разработаны высокочувствительныеметодики хромато-масс-спектрометрического определения наркотическихсредств, психотропных веществ и лекарственных препаратов в различныхбиологических матрицах.Разработанные в ходе данной работы методики химическойидентификации ФАВ различных классов в объектах биологическогопроисхождения методами ГХ-МС, ГХ-МС/МС и ВЭЖХ-МС/МС (см.Приложение) успешно применяются в практике Института криминалистикиЦентра специальной техники ФСБ России.Внедрение данных методик позволяет проводить криминалистическиеэкспертизы объектов биологического происхождения на современномнаучно-техническом уровне.Основные положения, выносимые на защиту:Результаты исследования адсорбции JWH-210 на образцахизмельченных темных и светлых волос, доказывающие наличиехемосорбции экзогенных веществ матрицей волос.Разработка эффективных способов пробоподготовки волос, мочи икрови к инструментальному анализу.Разработка методик обнаружения стимуляторов, анальгетиков,галлюциногенов,антидепрессантов,атакже«природных»и«синтетических» каннабиноидов в волосах методами ГХ-МС, ГХ-МС/МС иВЭЖХ-МС/МС.Разработка методик экспрессного обнаружения наркотических средств,психотропных веществ и лекарственных препаратов в биологическихжидкостях методом ВЭЖХ-МС/МС.Критерии дифференцирования случаев употребления кодеина и опиатовпо результатам анализа мочи разработанными методиками.Достоверность результатов обеспечивается применением поверенногооборудования, валидированных аналитических процедур, обеспечивающихвоспроизводимость и правильность экспериментальных данных иподтверждается соответствием полученных результатовсовременнымтеоретическим представлениям.7Апробациярезультатовисследования.Результатыработыдокладывались на следующих конференциях:Всероссийская научная конференция молодых ученых «Медикобиологические аспекты химической безопасности», Санкт-Петербург, 2013.Всероссийская конференция молодых ученых, аспирантов и студентов смеждународным участием по химии и наноматериалам «Менделеев-2013»,«Менделеев-2014», Санкт-Петербург, (2013, 2014).Молодежнаянаучно-техническаяконференция«Наукоемкиехимические технологии - 2013», Москва, МИТХТ, 2013.Всероссийская научная молодежная школа-конференция «Химия подзнаком Сигма: исследования, инновации, технологии», Омск, 2014.International conference of young scientists on chemistry «Mendeleev2015», St.