toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2024-32-2-108-114toxreview-820Research ArticleМЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙRESEARCH METHODSРазработка методики измерений наиболее чувствительного биомаркера несимметричного диметилгидразина в моче человекаDevelopment of a method for measuring the most sensitive biomarker of unsymmetrical dimethylhydrazine in human urinehttps://orcid.org/0000-0002-2911-1260УколовАнтон ИгоревичUkolovAnton I.

Канд. хим. наук, заведующий отделом токсикологии ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА, 188663, Ленинградская область, Российская Федерация

e-mail: AntonUkolov@gmail.com

AntonUkolov@gmail.comКармановЕвгений ЮрьевичKarmanovEvgeniy Yu.

Научный сотрудник ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России, 188663, Ленинградская область, Российская Федерация

e-mail: karmanov@gpech.ru

karmanov@gpech.ruЕруноваНаталья ВикторовнаErunovaNataliya V.

Канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА,188663, Ленинградская область, Российская Федерация

e-mail: erunova@gpech.ru

erunova@gpech.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0776-7434РадиловАндрей СтаниславовичRadilovAndrey S.radilov@gpech.ruФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» Федерального медико-биологического агентства; ФГБУ «научно-клинический центр токсикологии имени академика С.Н. Голикова Федерального медико-биологического агентства»РоссияFSUE “Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology” FMBA of Russia; FSBF SCCT of S.N. Golikov Federal Medical-Biological AgencyRussian FederationФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» Федерального медико-биологического агентстваРоссияFSUE “Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology” FMBA of RussiaRussian Federation202427042024322108114Copyright © Уколов А.И., Карманов Е.Ю., Ерунова Н.В., Радилов А.С., 20242024Уколов А.И., Карманов Е.Ю., Ерунова Н.В., Радилов А.С.Ukolov A.I., Karmanov E.Y., Erunova N.V., Radilov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.toxreview.ru/jour/article/view/820

Введение. Несимметричный 1,1-диметилгидразин (далее – НДМГ) – высокотоксичное, канцерогенное вещество 1-го класса опасности, является основным азотсодержащим ракетным топливом, однако к настоящему времени в Российской Федерации и за рубежом не разработаны эффективные методы количественного определения биомаркеров НДМГ в биологических средах работников ракетно-космической отрасли. Цель исследования – разработка нового высокочувствительного метода биологического мониторинга НДМГ по наиболее чувствительному биомаркеру экспозиции – диметилгидразону пиридоксаля в моче человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемным масс-спектрометрическим детектированием (ВЭЖХ-МС/МС). Материал и методы. Измерение массовых концентраций диметилгидразона пиридоксаля в моче выполняли методом ВЭЖХ-МС/МС в режиме обращенно-фазной ВЭЖХ с предварительным концентрированием методом твердофазной экстракции. Для обеспечения единства измерений был синтезирован стандартный образец диметилгидразона пиридоксаля в ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России по описанной ранее схеме. Результаты. Методика измерения массовых концентраций диметилгидразона пиридоксаля в моче в диапазоне от 10 нг/мл до 1 мкг/мл методом ВЭЖХ-МС с твердофазной экстракцией разработана, метрологически аттестована и внесена в Федеральный реестр «Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений». Ограничения исследования. обеспечение нижнего предела количественного определения достигается только за счет применения тандемного масс-селективного детектора. При использовании одноквадрупольных детекторов предел увеличивается на порядок. Заключение. Биологический мониторинг производственного воздействия НДМГ на организм людей, контактирующих с ним, целесообразно проводить на основе количественного определения диметилгидразона пиридоксаля в моче методом ВЭЖХ-МС. Разработанная методика позволяет проводить измерения массовых концентраций диметилгидразона пиридоксаля в моче в диапазоне от 10 нг/мл до 1 мкг/мл, что, согласно оценке, позволит выявить поступление за одну смену 210 мкг НДМГ на человека массой 70 кг, соответствующее 8-часовой экспозиции к концентрации 21 мкг/м3 или 1/5 ПДКр.з. (0,1 мг/м3).

Introduction. Unsymmetrical 1,1-dimethylhydrazine (UDMH), a highly toxic, carcinogenic substance of the 1st hazard class, is the main nitrogen-containing rocket fuel, but to date, in the Russian Federation and abroad, effective methods have not been developed for the quantitative determination of UDMH biomarkers in biological among workers in the rocket and space industry. The aim of the study is to develop a new highly sensitive method for biological monitoring of UDMH using the most sensitive exposure biomarker – pyridoxal dimethylhydrazone in human urine using high-performance liquid chromatography with tandem mass spectrometric detection (HPLC-MS/MS). Material and methods. measurement of mass concentrations of pyridoxal dimethylhydrazone in urine was performed by HPLC-MS/MS in reverse-phase HPLC mode with preliminary concentration by solid-phase extraction. To ensure the uniformity of measurements, a standard sample of pyridoxal dimethylhydrazone was synthesized domestically according to the previously described scheme [9]. Results. a method for measuring mass concentrations of pyridoxal dimethylhydrazone in urine in the range from 10 ng/ml to 1 μg/ml was developed, metrologically certified and entered into the Federal Register by HPLC-MS with solid-phase extraction. Limitations of the study. ensuring the lower limit of quantification is achieved only through the use of a tandem mass selective detector. When using single quadrupole detectors, the limit increases by an order of magnitude. Conclusion. it is advisable to carry out biological monitoring of the industrial effects of UDMH on the body of people in contact with it based on the quantitative determination of pyridoxal dimethylhydrazone in urine using the HPLC-MS method. The developed method makes it possible to measure the mass concentrations of pyridoxal dimethylhydrazone in urine in the range from 10 ng/ml to 1 μg/ml, which, according to estimates, will reveal the intake of 210 μg of UDMH per person weighing 70 kg per shift, corresponding to an 8-hour exposure to concentration 21 µg/m3 or 1/5 TWA (0.1 mg/m3).

НДМГбиомониторингметодика измеренийхромато-масс-спектрометрияUDMHbiomonitoringmeasurement techniquegas chromatography-mass spectrometryReferencesБугаев П.А., Антушевич А.Е., Рейнюк В.Л., Башарин В.А., Зацепин В.В. Гидразин и его производные: токсикологическая характеристика. Современные проблемы науки и образования. 2017; 4: 31.Бугаев П.А., Антушевич А.Е., Рейнюк В.Л., Башарин В.А., Зацепин В.В. Гидразин и его производные: токсикологическая характеристика. Современные проблемы науки и образования. 2017; 4: 31.Мешков Н.А. Методические основы оценки влияния последствий ракетно-космической деятельности на здоровье населения, проживающего вблизи районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. Российский биомедицинский журнал. 2009; (10): 57–80.Мешков Н.А. Методические основы оценки влияния последствий ракетно-космической деятельности на здоровье населения, проживающего вблизи районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. Российский биомедицинский журнал. 2009; (10): 57–80.Панин Л.Е., Перова А.Ю. Медико-социальные и экологические проблемы использования ракет на жидком топливе (гептил). Сибирское отделение Российской академии медицинских наук. 2006; 26(1): 124–31.Панин Л.Е., Перова А.Ю. Медико-социальные и экологические проблемы использования ракет на жидком топливе (гептил). Сибирское отделение Российской академии медицинских наук. 2006; 26(1): 124–31.Робертус Ю.В., Пузанов А.В., Любимов Р.В., Архипов И.А., Горбачев И.В. Анализ распределения фрагментов отделяющихся частей ракетоносителей «Протон» на территории Республики Алтай. Мир науки, культуры, образования. 2013; (2): 314–7.Робертус Ю.В., Пузанов А.В., Любимов Р.В., Архипов И.А., Горбачев И.В. Анализ распределения фрагментов отделяющихся частей ракетоносителей «Протон» на территории Республики Алтай. Мир науки, культуры, образования. 2013; (2): 314–7.Koseniauskas R., Burak E.S. Reduced Blood Clearance and Increased Urinary Excretion of Nitrosodimethylamine in Patas Monkeys Exposed to Ethanol or Isopropyl Alcohol. American Association for Cancer Research. 1992; 52: 1463–8.Koseniauskas R., Burak E.S. Reduced Blood Clearance and Increased Urinary Excretion of Nitrosodimethylamine in Patas Monkeys Exposed to Ethanol or Isopropyl Alcohol. American Association for Cancer Research. 1992; 52: 1463–8.Tomera J.F., Skipper P.L., Wishnoc J.S. Inhibition of N-nitrosodimethylamine metabolism by ethanol and other inhibitors in the isolated perfused rat liver. Cacinogenesis (Lond.). 1984; 5: 113–6.Tomera J.F., Skipper P.L., Wishnoc J.S. Inhibition of N-nitrosodimethylamine metabolism by ethanol and other inhibitors in the isolated perfused rat liver. Cacinogenesis (Lond.). 1984; 5: 113–6.Garland W.A., Kuenzig W., Rubio F., Kornychuk H., Norkus E.P., Conney A.H. Urinary Excretion of Nitrosodimethylamine and Nitrosoproline in Humans: Interindividual and Intraindividual Differences and the Effect of Administered Ascorbic Acid and a-Tocopherol. Cancer research. 1986; 46(10): 5392–400.Garland W.A., Kuenzig W., Rubio F., Kornychuk H., Norkus E.P., Conney A.H. Urinary Excretion of Nitrosodimethylamine and Nitrosoproline in Humans: Interindividual and Intraindividual Differences and the Effect of Administered Ascorbic Acid and a-Tocopherol. Cancer research. 1986; 46(10): 5392–400.Dunn S.R., Pensabene J.W., Simenhoff M.L. Analysis of human blood for volatile N-nitrosamines by gas chromatography-chemiluminescence detection. Journal of Chromatography. 1986; 377: 35–47.Dunn S.R., Pensabene J.W., Simenhoff M.L. Analysis of human blood for volatile N-nitrosamines by gas chromatography-chemiluminescence detection. Journal of Chromatography. 1986; 377: 35–47.Уколов А.И., Лаптев Д.С., Карманов Е.Ю., Каракашев Г.В., Криворотов Д.В., Богаченков А.С., Нечайкина О.В., Бобков Д.В., Петунов С.Г. Новые биомаркеры несимметричного диметилгидразина. Токсикологический вестник. 2022; 30(3): 182–190. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2022-30-3-182-190.Уколов А.И., Лаптев Д.С., Карманов Е.Ю., Каракашев Г.В., Криворотов Д.В., Богаченков А.С., Нечайкина О.В., Бобков Д.В., Петунов С.Г. Новые биомаркеры несимметричного диметилгидразина. Токсикологический вестник. 2022; 30(3): 182–190. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2022-30-3-182-190.Уколов А.И., Радилов А.С. О развитии идей биологического контроля производственного воздействия вредных химических веществ (дискуссия). Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(11): 740–746. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-11-740-746Уколов А.И., Радилов А.С. О развитии идей биологического контроля производственного воздействия вредных химических веществ (дискуссия). Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(11): 740–746. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-11-740-746Carlsen L., Kenesova O.A., Batyrbekova S.E. A preliminary assessment of the potential environmental and human health impact of unsymmetrical dimethylhydrazine as a result of space activities. Chemosphere. 2007; 67(6): 1108–16. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.11.046Carlsen L., Kenesova O.A., Batyrbekova S.E. A preliminary assessment of the potential environmental and human health impact of unsymmetrical dimethylhydrazine as a result of space activities. Chemosphere. 2007; 67(6): 1108–16. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.11.046Манухов И.В., Вагапова Э.Р., Кессених А.Г. и др. Экспериментальные исследования влияния низких концентраций гептила и продуктов его гидролиза на воду и биологические объекты. Под редакцией Л.С. Ягужинского. Москва: Московский физико-технический институт (государственный университет); 2015. https://elibrary.ru/zammrxМанухов И.В., Вагапова Э.Р., Кессених А.Г. и др. Экспериментальные исследования влияния низких концентраций гептила и продуктов его гидролиза на воду и биологические объекты. Под редакцией Л.С. Ягужинского. Москва: Московский физико-технический институт (государственный университет); 2015. https://elibrary.ru/zammrx

The authors declare that there are no conflicts of interest present.