Оптимизация условий этерификации тиодиуксусной кислоты в моче с помощью математического планирования для проведения биологического мониторинга

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Для оценки воздействия токсикантов винилхлорида (ВХ) и 1,2-дихлорэтана (ДХЭ) на человека наибольшее значение имеет персонализированный биомониторинг тиодиуксусной кислоты (ТДУК). Определение ТДУК в моче проводили с помощью метода газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС).

Материалы и методы. Пробоподготовка заключается в этерификации аналита в биологической матрице метиловым спиртом (с 10% трифторида бора), извлечении производного жидкостной экстракцией этилацетатом. В работе использовали газовый хроматограф Agilent 7890A с капиллярной колонкой HP-5MS и масс-селективным детектором. Идентифицировали ТДУК в виде сложного диметилового эфира на масс-хроматограмме по времени удерживания и соотношению интенсивностей регистрируемых ионов.

Результаты. С целью определения рациональных параметров процесса пробоподготовки для определения ТДУК в моче были проведены исследования в соответствии с методом планирования эксперимента, позволяющим получить наиболее точное математическое описание процессов. Оптимизацию условий этерификации ТДУК осуществляли с помощью математического планирования, варьируя температуру, время процесса, природу катализатора (BF3 и H2SO4). Матрица планирования включала в себя восемь опытов, в качестве параметра оптимизации служила степень конверсии ТДУК. Интерпретация модели показала, что температура вносит больший вклад в формирование степени конверсии, чем время процесса, а природа катализатора не оказывает влияние на степень конверсии.

Заключение. Разработана математическая модель оптимизации условий пробоподготовки биомаркера экспозиции ВХ (ТДУК) в моче, показывающая вклад 3 факторов (температуру реакции, время реакции, природу катализатора) в степень конверсии, из которых наибольший вклад в выборе оптимальных условий этерификации вносит температура реакции. Природа катализатора (BF3 и H2SO4) не оказывает влияние на степень конверсии.

Участие авторов:

Журба О.М. – концепция и дизайн исследования, написание текста, проведение исследований с применением газовой хромато-масс-спектрометрии, утверждение окончательного варианта статьи;

Алексеенко А.Н. ‒ редактирование, обсуждение результатов, проведение аналитических исследований с применением газовой хромато-масс-спектрометрии, написание текста;

Шаяхметов С.Ф. – организация исследований, обоснование программы исследований, редактирование, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Работа выполнена в рамках средств, выделяемых для выполнения государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ.

 

Об авторах

О. М. Журба

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Автор, ответственный за переписку.
Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9961-6408
Россия

Антон Николаевич Алексеенко

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Email: alexeenko85@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4980-5304

Канд. хим. наук, ст. науч. сотр. лаб. аналитической экотоксикологии и биомониторинга, ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск.

e-mail: alexeenko85@mail.ru

Россия

С. Ф. Шаяхметов

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8740-3133
Россия

Список литературы

  1. Малышева А.Г., Козлова Н.Ю., Юдин С.М. Неучтённая химическая опасность процессов трансформации веществ в окружающей среде при оценке эффективности применения технологий. Гигиена и санитария. 2018; 97(6): 490-7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-6-490-97
  2. Попова А.Ю., Зайцева Н.В., Онищенко Г.Г., Клейн С.В., Глухих М.В., Камалтдинов М.Р. Санитарно-эпидемиологические детерминанты и ассоциированный с ними потенциал роста ожидаемой продолжительности жизни населения Российской Федерации. Анализ риска здоровью. 2020; (1): 1-17. https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.1.01
  3. Мещакова Н.М., Лемешевская Е.П., Шаяхметов С.Ф., Журба О.М. Гигиенический мониторинг основных неблагоприятных факторов в производстве винилхлорида и поливинилхлорида в Восточной Сибири. Медицина труда и промышленная экология. 2017; (10): 42-7.
  4. Катаманова Е.В., Ещина И.М., Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б., Дьякович М.П. Состояние биохимических показателей в зависимости от экспозиционной нагрузки винилхлоридом. Гигиена и санитария. 2018; 97(10): 910-4. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-10-910-914
  5. Lang A.L., Beier J.I. Interaction of volatile organic compounds and underlying liver disease: a new paradigm for risk. Biol. Chem. 2018; 399(11): 1237-48. https://doi.org/10.1515/hsz-2017-0324
  6. Navrátil T., Kohlíková E., Petr M., Pelclová D., Heyrovský M., Pristoupilová K. Supplemented creatine induces changes in human metabolism of thiocompounds and one- and two-carbon units. Physiol. Res. 2010; 59(3): 431-42. https://doi.org/10.33549/physiolres.931588
  7. Mundt K.A., Dell L.D., Crawford L., Gallagher A.E. Quantitative estimated exposure to vinyl chloride and risk of angiosarcoma of the liver and hepatocellular cancer in the US industry-wide vinyl chloride cohort: mortality update through 2013. Occup. Environ. Med. 2017; 74(10): 709-16. https://doi.org/10.1136/oemed-2016-104051
  8. Erkekoglu P., Oral D., Chao M.W., Kocer-Gumusel B. Hepatocellular carcinoma and possible chemical and biological causes: A review. J. Environ. Pathol. Toxicol. Oncol. 2017; 36(2): 171-90. https://doi.org/10.1615/JEnvironPatholToxicolOncol.2017020927
  9. Fazeul H. Molecular modeling analysis of the metabolism of vinyl chloride. J. Pharmacol. Toxicol. 2006; 4(1): 299-316.
  10. Cheng T.J., Huang Y.F., Ma Y.C. Urinary thiodiglycolic acid levels for vinyl chloride monomer exposed polyvinyl chloride workers. J. Occup. Environ. Med. 2001; 43(11): 934-8. https://doi.org/10.1097/00043764-200111000-00002
  11. Chen C.W., Hsieh D., Sung F.C., Tsai S.P. Feasibility of using urinary TDGA as a biomarker for VCM exposures. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2018; 97: 82-7. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.06.008
  12. Шаяхметов С.Ф., Журба О.М., Алексеенко А.Н., Меринов А.В., Дорогова В.Б. Биологический мониторинг хлорорганических углеводородов в производстве винилхлорида и поливинилхлорида. Медицина труда и промышленная экология. 2017; (1): 39-42.
  13. Карцова, Л.А., Соловьёва С.А. Применение хроматографических и электрофоретических методов в метаболомных исследованиях. Журнал аналитической химии. 2019; 74(4): 243-53. https://doi.org/10.1134/S0044450219040054
  14. Плющенко И.В., Шахматов Д.Г., Родин И.А. Алгоритм сочетания хромато-масс-спектрометрического ненаправленного профилирования и многомерного анализа для выявления веществ-маркеров в образцах сложного состава. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020; 86(7): 12-9. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-7-12-19
  15. Halket J.M., Zaikin V.G. Derivatization in mass spectrometry - 3. Alkylation (Arylation). Eur. J. Mass Spectrom. (Chichester). 2004; 10(1): 1-19. https://doi.org/10.1255/ejms.619
  16. Draminski W., Trojanowska B. Chromatographic determination of thiodiglycolic acid - a metabolite of vinyl chloride. Arc. Toxicol. 1981; 48(4): 289-92. https://doi.org/10.1007/BF00319657
  17. Вершинин В.И., Перцев Н.В. Планирование и математическая обработка результатов химического эксперимента. Омск; 2005.
  18. Смагунова А.Н., Пашкова Г.В., Белых Л.И. Математическое планирование эксперимента в методических исследованиях в аналитической химии. Иркутск; 2015.
  19. Малышева А.Г., Юдин С.М. Трансформация химических веществ в окружающей среде как неучтенный фактор опасности для здоровья населения. Химическая безопасность. 2019; 3(2): 45-66. https://doi.org/10.25514/CHS.2019.2.16005
  20. Majeed B., Linder D., Eissenberg T., Tarasenko Y., Smith D., Ashley D. View cluster analysis of urinary tobacco biomarkers among U.S. adults: Population Assessment of Tobacco and Health (PATH) biomarker study (2013-2014). Prev. Med. 2020; 140: 106218. https://doi.org/10.1016/j.ypmed.2020.106218
  21. Villaret-Cazadamont J., Poupin N., Tournadre A., Batut A., Gales L., Zalko D., et al. An optimized dual extraction method for the simultaneous and accurate analysis of polar metabolites and lipids carried out on single biological samples. Metabolites. 2020; 10(9): 338. https://doi.org/10.3390/metabo10090338
  22. Зайцева Н.В., Землянова М.А., Чащин В.П., Гудков А.Б. Научные принципы применения биомаркеров в медико-экологических исследованиях (обзор литературы). Экология человека. 2019; (9): 4-14. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-9-4-14
  23. Рыбальченко И.В., Байгильдиев Т.М., Родин И.А. Хромато-масс-спектрометрические методы определения маркеров и биомаркеров отравляющих веществ. Журнал аналитической химии. 2021; 76(1): 32-50. https://doi.org/10.31857/S0044450221010114
  24. Смагунова А.Н., Карпукова О.М. Методы математической статистики в аналитической химии. Ростов-на-Дону: Феникс; 2012.
  25. Шаяхметов С.Ф., Журба О.М., Алексеенко А.Н., Меринов А.В. Применение хромато-масс-спектрометрических методов определения маркеров экспозиции в биомониторинговых исследованиях у работников производств поливинилхлорида и алюминия. Гигиена и санитария. 2020; 99(10): 1159-64. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-10-1159-1164

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Журба О.М., Алексеенко А.Н., Шаяхметов С.Ф., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.