Диссертация (Разработка методик хроматомасс-спектрометрического определения наркотических средств, психотропных веществ и лекарственных препаратов в биообъектах), страница 2

Разработать и апробировать новые подходы к экспрессному иэффективному экстракционному извлечению целевых веществ избиожидкостей(кровь,моча)дляпоследующегохроматомассспектрометрического определения.4. Оптимизировать инструментальные ХМС методы идентификациицелевых веществ.5. Определить метрологические характеристики разработанных методиканализа наркотических средств,психотропных, сильнодействующихвеществ 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.Химико-токсикологический анализ цельных волос разделен на исследованиевнешней поверхности и внутренней области. Изучены и экспериментально7разработаны подходы к пробоподготовке волос к инструментальномуанализу методами ГХ-МС, ГХ-МС/МС и ВЭЖХ-МС/МС.Впервые проанализированы данные по методам деконтаминации волос, наосновании 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 ииндазол-3-карбоксамидыметодом ГХ-МС/МС. Предложены органические растворители, позволяющиеизбежать процессы метилирования целевых аналитов в инжекторе прибора.Определены условия хроматографического разделения и детектированияканнабиноидов классов 3-нафтоилиндолы, индол-3-карбоксилаты и индазол3-карбоксамиды методом ГХ-МС/МС.

Для каждой группы синтетическихканнабиноидов предложено выделять характеристический фрагментарныйион. Далее в режиме «Product ion» проводить скрининговый поискфрагментов новых представителей каннабимиметиков на хроматограммахпроб волос. Выбраны органические растворители для пробоподготовкиволос, позволяющие избежать метилирования целевых аналитов в инжектореприбора.Показано, что применение ГХ-МС метода не позволяет одновременноидентифицировать наркотическое средство морфин и метаболит кодеина −норкодеин в моче ввиду незначительного отличия их масс-спектров, поэтомуопределены наиболее информативные ионы и энергии соударения дляидентификации морфина, кодеина и норкодеина методом ВЭЖХ-МС/МС врежиме SRM.

На основе результатов анализа проб мочи людей,принимавших кодеин и морфин, предложены критерии дифференциацииупотребления наркотического средства морфин и кодеинсодержащихлекарственных препаратов.Предложены подходы к экспрессному высокоэффективному извлечениюорганических соединений из биологических жидкостей (моча, кровь).8Экспериментально определены критерии дифференциации употребленияморфина и кодеина по результатам химико-токсикологического анализамочи.Практическаязначимость:Разработанывысокочувствительныеметодики 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, а также «природных» и«синтетических» каннабиноидов в волосах методами ГХ-МС, ГХМС/МС и ВЭЖХ-МС/МС.Разработка методик экспрессного обнаружения наркотических средств,психотропных веществ и лекарственных препаратов в биологическихжидкостях методом ВЭЖХ-МС/МС.Критерии дифференцирования случаев употребления кодеина иопиатов по результатам анализа мочи разработанными методиками.Достоверность результатов обеспечивается применением поверенногооборудования, валидированных аналитических процедур, обеспечивающихвоспроизводимость и правильность экспериментальных данных иподтверждается соответствием полученных результатовсовременнымтеоретическим представлениям.9Апробациярезультатовисследования.Результатыработыдокладывались на следующих конференциях:Всероссийская научная конференция молодых ученых «Медикобиологические аспекты химической безопасности», Санкт-Петербург, 2013.Всероссийская конференция молодых ученых, аспирантов и студентовс международным 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.

Petersburg, 2015.Публикации. Основное содержание работы отражено в 21 печатнойработе, в том числе в 6 научных статьях в журналах, рекомендуемых ВАК, 6тезисах докладов на международных и российских конференциях и 9методиках.Структура и объем работы. Работа изложена на 147 страницахмашинописного текста, включающего 38 таблиц и 58 рисунков. Диссертациясостоит из введения, двух глав, выводов и списка цитируемых источников,включающего 146 наименования.10Глава 1. Литературный обзорВ настоящее время волосы признаны третьим по популярностибиологическим материалом исследования для установления факта попаданияв организм наркотических средств, психотропных и ядовитых веществ илекарственных препаратов.

Это связано с уникальностью этогобиологического материала: он не требует каких-либо особенных условийхранения; вещества в нем сохраняются достаточно долго и содержатся, какправило, в нативном виде (т.е. не требуется поиск сложных метаболитов);посекционный анализ данного биоматериала позволяет установитьприблизительное время поступления вещества в организм.1.1 Природа, структура и строение волосВолосы представляют собой одну из составляющих частей защитногопокрова человека, а именно, это нитевидные эпителиальные придатки кожи.Человеческий волос, как и человеческая кожа, состоит из трех основныхслоев (рис. 1.1.1).

Первый слой – это кутикула, представляющая собоютвердое внешнее покрытие, которое защищает волос. Кутила состоит изплоских клеток, которые накладываются одна на другую. Основная функцияэтого слоя – защита от механического и физического воздействия на волос.Второй слой – это кортекс или кора.

Он представляет собой структуру,отвечающую за прочность волоса. Кортекс состоит из веретенообразныхэпителиальных клеток, в которых содержится растворенный пигмент изернышки пигмента. Третий слой – это медула или сердцевина. Это ядроволоса, в котором расположено его мозговое вещество. Клетки медулы −большие и свободно лежащие [1].Рис. 1.1.1 Изображение человеческого волоса в разрезе [2].11Видимая часть волоса называется стержнем или стволом (рис.

1.1.2а), а тачасть, которая находится под кожей – волосяной луковицей или волосянымкорнем. Луковица, в свою очередь, окружена фолликулом – специальнымволосяным мешочком (рис. 1.1.2б)[1].а)б)Рис. 1.1.2 Строение стержня (а) и луковицы (б) волоса [3].Как уже было сказано ранее, ствол волоса образован кутикулой, корковымвеществом и сердцевиной. Кутикула состоит из одного слоя ороговевшихбезъядерных клеток (чешуек), свободные концы которых направлены кверхушке, что и обуславливает зубчатость видимого края волоса (рис.

1.1.3).Корковое вещество составляет основную массу волоса человека и состоит изверетенообразных ороговевших клеток. Корковый слой содержит зернистыйпигмент меланин, отвечающий за окраску волос, и определяет механическиесвойства волоса (эластичность, курчавость, и т.д.). Матричное волокносостоит на 40% из богатого серой белка (матрица) и на 60% - из бедногосерой белка и противостоит растяжению, скручивающим и боковым усилиям[1].Рис. 1.1.3 Внешний вид волоса под увеличением [2].Сердцевина волоса образована клетками полигональной формы и занимаетосевую часть волоса. В некоторых волосах она отсутствует, в другихпредставлена в виде неравномерного прерывистого тяжа, переходящего вотдельные островки.

В тонких пушковых волосах сердцевина всегда12отсутствует. В волосах усов, бороды и бакенбардов сердцевина может иметьвид двойного или тройного тяжа. В некоторых волосах наблюдается еенецентральное расположение[1].С химической точки зрения, волосы представляют собой сложнуюкомплексную структуру, состоящую главным образом из белков, липидов имеланина.Основой волос человека является кератин (рис.

1.2.4а). Кератин волос –белковое вещество (склерокератин), богатое серой (4-5 %) и аминокислотами(цистеин 14%, лейцин 14%, глютаминовая кислота 12%, тирозин 3%). Внекоторых из этих аминокислот, таких, как метионин и цистеин, такжесодержатся атомы серы[2].Кератин в волосах присутствует преимущественно в альфа форме.Полипептидная цепь этого белка построена в основном из глицина, лейцина,цистеина и пяти других аминокислот. Первичной структурой цепи здесьявляется правая α-спираль. Три таких правых спирали затем скручиваются вобщую левую спираль, где удерживаются водородными связями идисульфидными "мостиками".