Исследование процессов трансформации высокотоксичных веществ в биологических средах и в окружающей среде с целью выявления характерных метаболитов и маркеров для их идентификацииНИР

Investigation of the transformation processes of highly toxic substances in biological and environmental samples in order to identify characteristic metabolites and markers for their identification

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# 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.

Прикрепленные к НИР результаты

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".