Разработка хроматомас-спектрометрической методики для биологического контроля летучих промышленных загрязнителей

Введение. Общепромышленные загрязнители в число которых включены летучие промышленные загрязнители (ЛПЗ): аллилхлорид, бутилхлорид, хлороацетонитрил, пентахлорэтан, гексахлорэтан, транс-1,4-дихлор-2-бутен, акрилонитрил, метакрилонитрил, метилметакрилат, этилметакрилат, метилакрилат, 2-нитропропан, нитробензол, диэтиловый эфир, тетрагидрофуран и дисульфид углерода широко применяются в отечественной химической промышленности, однако до сих пор не были разработаны эффективные методы количественного определения их биомаркеров в биологических средах работников химических производств.

Цель исследования – разработка высокочувствительной газохроматографической методики определения соединений группы ЛПЗ в цельных крови и моче для их биологического контроля и апробация методики с использованием моделирования интоксикации на лабораторных животных.

Материал и методы. Экспериментальное моделирование интоксикации выполнено при подкожном (п/к) введении токсикантов самцам кроликов породы шиншилла. Определение биомаркеров токсикантов выполняли с использованием газового хроматографа с одноквадрупольным масс-анализатором (ГХ-МС) с предварительным извлечением компонентов из паровой фазы над образцом твёрдофазной микроэкстракции.

Результаты. Разработана и метрологически аттестована методика определения в крови и моче аллилхлорида, бутилхлорида, хлороацетонитрила, пентахлорэтана, гексахлорэтана, транс-1,4-дихлор-2-бутена, акрилонитрила, метакрилонитрила, метилметакрилата, этилметакрилата, метилакрилата, 2-нитропропана, нитробензола, диэтилового эфира, тетрагидрофурана, и дисульфида углерода. Достигнутые пределы количественного определения составляют не более 1 нг/мл при пределе детектирования 0,2 нг/мл в крови и моче.

Ограничения исследования. Токсикокинетические параметры экспериментально определены на одном виде животных, для экстраполяции на человека использовано аллометрическое масштабирование.

Заключение. Анализ результатов оценки ожидаемых концентраций ЛПЗ в крови и моче показывает, что биологический контроль в рабочей зоне на уровне 0,5 ПДК_р.з. возможно осуществить для дисульфида углерода, диэтилового эфира, бутилхлорида, 1,4-дихлорбутена-2 и тетрагидрофурана при исследовании крови и мочи; метакрилонитрила и гексахлорэтана (нижнее значение предела определения) – при исследовании только мочи.

Разработанные подходы к обоснованию методов биологического контроля вредных веществ – это научно-методическая платформа для внедрения биологических ПДК и обеспечения химической безопасности Российской Федерации.

Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено в соответствии с заключением № 2 локального этического комитета ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России от 05.10.2018 г.

Участие авторов:
Уколов А.И. – выполнение измерений и исследований, написание текста статьи;
Баринов В.А. – обработка результатов;
Радилов А.С. – редактирование.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.          

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию: 17 декабря 2023 / Принята в печать: 10 июля 2024 / Опубликована: 30 августа 2024

1. Уколов А.И., Радилов А.С. Методология определения биомаркёров органических соединений с использованием хроматомасс-спектрометрии. Медицина экстремальных ситуаций. 2018; 20(3): 439–50.

2. de Rooij B.M., Commandeur J.N., Groot E.J., Boogaard P.J., Vermeulen NP. Biotransformation of allyl chloride in the rat. Influence of inducers on the urinary metabolic profile. Drug Metab Dispos. 1996; 24(7): 765–72.

3. Ahmed A.E., Jacob S., Loh J.P. Studies on the mechanism of haloacetonitriles toxicity: quantitative whole body autoradiographic distribution of [2-14C]chloroacetonitrile in rats. Toxicology. 1991; 67(3): 279–302.

4. Seldén A., Nygren M., Kvarnlöf A., Sundell K., Spångberg O. Biological monitoring of hexachloroethane. Int Arch Occup Environ Health. 1993; 65(1 Suppl): S111–4.

5. Takano R., Murayama N., Horiuchi K., Kitajima M., Kumamoto M., Shono F., Yamazaki H. Blood concentrations of acrylonitrile in humans after oral administration extrapolated from in vivo rat pharmacokinetics, in vitro human metabolism, and physiologically based pharmacokinetic modeling. Regul Toxicol Pharmacol. 2010; 58(2): 252–8.

6. Ghanayem B.I., Sanchez I.M., Burka L.T. Investigation of methacrylonitrile metabolism and the metabolic basis for the differences in its toxicity in rats and mice. J Pharmacol Exp Ther. 1994; 269(2): 581–80.

7. U.S. EPA. Provisional Peer-Reviewed Toxicity Values for 2-Nitropropane. U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC, EPA/690/R-19/003F, 2019.

8. Geddes I.C. Metabolism of volatile anesthetics. Int Anesthesiol Clin. 1971; 9(3): 145–69.

9. McKenna M.J., DiStefano V. Carbon disulfide. I. The metabolism of inhaled carbon disulfide in the rat. J Pharmacol Exp Ther. 1977; 202(2): 245–52.

10. Abdel-Rehim M. New trend in sample preparation: on–line microextraction in packed syringe for liquid and gas chromatography applications: I. Determination of local anaesthetics in human plasma samples using gas chromatography–mass spectrometry. J. Chromatogr. B. 2004; 801: 317–21.

11. Уколов А.И., Сорокоумов П.Н., Радилов А.С. Определение токсикокинетических параметров вредных химических соединений для повышения эффективности биомониторинга. Медицина экстремальных ситуаций. 2019; S1: 8–94.

12. Радилов А.С., Уколов А.И. Токсикометаболомика – интеграция профилактической и аналитической токсикологии. Токсикологический вестник. 2022; 30(5): 286–96. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2022-30-5-286-296

13. Уколов А.И., Радилов А.С. О развитии идей биологического контроля производственного воздействия вредных химических веществ (дискуссия). Медицина труда и промышленная экология. 2022; 62 (11): 740 – 6.