Wykład 12

Analiza toksykologiczna materiału biologicznego i próbek środowiskowych

Cele i zadania analizy toksykologicznej

·         Wykrywanie , identyfikacja i oznaczanie ilościowe naturalnych i syntetycznych związków chemicznych wykazujących szkodliwy wpływ lub działanie toksyczne na organizm żywy

·         Cel ogólny

-          udział w ochronie zdrowia człowieka i czystości środowiska

-          realizowany przez wczesne wykrywanie występowania szkodliwości chemicznych, niebezpieczeństwa powstawania zatruć oraz wykrywania zatruć już zaistniałych

Rodzaje badań w analizie toksykologicznej

·         badanie jakościowe – wykrywanie i identyfikacja (informują o rodzaju szkodliwości, narażenia lub zatrucia)

·         badania ilościowe (pozwalają na określenie stopnia skażenia, narażenia lub ciężkości zatrucia)

·         badanie ukierunkowane na określoną substancje lub substancję z określonej grupy

·         badanie w kierunku poszukiwania nieznanej substancji

Dane, których dostarcza analiza toksykologiczna pozwalają na:

- ustalenie przyczyny zatrucia (przyżyciowe i po śmierci)

- ocenę narażenia zawodowego na substancje toksyczne (przemysł, rolnictwo)

- ocenę rodzaju i intensywności zanieczyszczenia i/lub potencjalnego zagrożenia środowiska przez związki chemiczne

- ocenę szkodliwości związków chemicznych i produktów je zawierających -----są wykorzystywane do celów medycznych, administracyjnych i prawnych

- opracowanie metodyk, często indywidualnie dla konkretnego przypadku skażenia, narażenia lub zatrucia

Kierunki analizy toksykologicznej

·         Analiza toksykologiczna sądowa

·         Analiza kliniczno-toksykologiczna

-          badanie materiału biologicznego do celów diagnostyki zatruć

-          monitorowanie stężenia trucizn w płynach ustrojowych w przebiegu leczenia zatruć

·         Analiza toksykologiczna środowiskowa

-          kontrola zanieczyszczenia środowiska ogólnego (powietrze, woda, gleba, opady, ścieki, flora, fauna, żywność)

-          oznaczanie w materiałach środowiskowych stężenia zanieczyszczających je związków chemicznych oraz produktów ich degradacji lub biotransformacji środowiskowej

-          kontrola chemizacji w rolnictwie:

-          oznaczanie pozostałości pestycydów w środowisku i płodach rolnych

-          określenie dynamiki zanikania pestycydów w płodach rolnych

·         Analiza toksykologiczna przemysłowa

-          ocena narażenia zawodowego na substancje toksyczne

-          kontrola zatruć w przemyśle

Ø      monitoring środowiska pracy (NDS, NDSCh, NDSP)

oznaczanie stężeń substancji w powietrzu na stanowiskach pracy

Ø      monitoring biologiczny celem określenia biologicznych skutków narażenia

Oznaczanie:

-          stężenia substancji toksycznych i/lub metabolitów

-          produktów patologicznych powstałych w ustroju w wyniku działania substancji toksycznych (np. HbCO przy zatruciu CO, MetHb przy związkach methemoglobinotwórczych)

-          poziomów niektórych związków endogennych lub aktywności enzymów (np. AchE przy insektycydach fosforoorganicznych i karbaminianowych, stężenie ALA w moczu przy Pb)

·         Analiza substancji toksycznych (wykrywanie, identyfikacja, oznaczanie) prowadzone:

-          dla celów badawczo – naukowych, wypracowywania nowych metodyk stanowiących zabezpieczenie metodyczne toksykologii doświadczalnej

-          jako badanie dowodów rzeczowych

o       leki

o       chemikalia użytkowane w przemyśle, rolnictwie, gospodarstwie domowym

o       żywność i napoje

o       przedmioty różne (opakowania po chemikaliach, odzież, strzykawki, igły)

·         Wykrywanie i kontrola

-          toksykomanii – w tym narkomanii

-          dopingu w sporcie

-          kontrola u kierowców leków ograniczających sprawność psychofizyczną

Specyfika analizy toksykologicznej

·         Różnorodność prób do badań

-          zróżnicowany materiał

-          materiał biologiczny – roślinny, zwierzęcy oraz ludzki

-          próbki środowiskowe – woda, powietrze, gleba, opady, rośliny

-          przedmioty użytkowe – żywność, leki, opakowania

o       różny stan skupienia prób (gazowe, ciekłe, stałe)

o       różna budowa chemiczna substancji (zw. org. i nieorganiczne, naturalne i syntetyczne)

o       substancje o różnych właściwościach toksykodynamicznych

o       związki czyste oraz ich różne formy użytkowe (leki, pestycydy, chemikalia gospodarstwa domowego, przemysłowe i rolnicze)

·         Konieczność wykrywania, identyfikacji i oznaczania niewielkiej ilości substancji chemicznej w dużej masie badanych prób

·         Obecność w analizowanej próbie jednej lub kilku substancji toksycznych  z tej samej lub różnych grup chemicznych

·         Występowanie w analizowanej próbie obok substancji toksycznej produktów jej biotransformacji lub produktów rozkładu materiału biologicznego oraz produktów degradacji środowiskowej – substancje te mogą interferować w analizie. Leki oraz substancje czynne z używek (kofeina, nikotyna) mogą utrudniać analizę

·         Ilość materiału jest często ograniczona (brak możliwości powtórzenia oznaczeń)

·         Czas na wykonanie może być bardzo krótki (np. diagnostyka zatruć ostrych)

·         Konieczność odpowiedniego zabezpieczenia prób do badań na czas transportu (przed rozmyślnym zniszczeniem lub zafałszowaniem oraz niezamierzoną pomyłką) i odpowiednio przechowywane

·         Konieczność stosowania szkła i odczynników o wysokiej czystości (np. spektralnie czyste kwasy i wzorce metali do AAS, rozpuszczalniki do HPLC)

Rodzaje materiału do badań

Zatrucia ostre przyżyciowe

·         Mocz

·         Krew – krew pełna, osocze, erytrocyty

·         Zawartość żołądka – odessana treść pokarmowa, popłuczyny, wymiociny

Zatrucie ostre śmiertelne

·         Mocz z pęcherza

·         Krew

·         Tkanki i narządy wewnętrzne pobrane na sekcji zwłok

-          żołądek z zawartością, jelito cienkie z zawartością, okrężnica z zawartością

-          wątroba i woreczek żółciowy                                        - płuca

-          nerki                                                                               - serce

-          śledziona                                                                          - kości

-          mózg                                                                              - macica, pochwa

-          odbytnica, pęcherz                                                         - wycinki skóry

Zatrucie przewlekłe oraz do celów monitoringu uzależnienia, narażenia zawodowego i środowiskowego

·         mocz

·         krew

·         włosy, paznokcie (np. As)

·         slina (np. kotynina, kokaina, heroina, metadon, amfetamina)

materiały dodatkowe

·         resztki żywności

·         leki

·         opakowania

·         części garderoby

·         różne przedmioty użytkowe

·         powietrze w miejscu zatrucia (przy zatruciach inhalacyjnych)

Zasady doboru materiału do badań

Rodzaj materiału do badań zalezy od rodzeju rozwiązywanego problemu (rodzaj narażenia, kierunku prowadzonych badań), stosowanych metod analitycznych

·         badanie ukierunkowane – materiał, w którym substancja toksyczna występuje w  najwyższym stężeniu w stanie niezmienionym oraz materiał, w którym można wykryć metabolity substancji (potwierdzenie rozpoznania)

·         badanie w kierunku poszukiwania nieznanej substancji – różnorodny materiał pozwalający wykryć substancje z różnych grup analitycznych

·         do celu toksykologii przemysłowej – wg. obowiązujących norm i przepisów prawnych

·         do celów toksykologii sądowej – wg. obowiązujących zaleceń odnośnie podziału materiału i dla badania analitycznego, sposobu i czasu jego przechowywania do kontrekspertyzy

o       właściwości fizykochemiczne substancji toksycznej, skażenia

o       losy substancji toksycznej w organizmie lub zanieczyszczenia w środowisku

o       materiał biologiczny (ludzie zwierzęta)

-          kinetyka wchłaniania

-          zdolność kumulacji

-          kierunki i szybkość biotransformacji

o       próby środowiskowe

-          trwałość i zdolność substancji do przemieszczania się w środowisku

-          degradacja środowiskowa pod wpływem warunków atmosferycznych

-          biotransformacja środowiskowa z udziałem bakterii, drożdży i grzybów

Podział materiału do badań

Zasady podziału

·         badania ukierunkowane – zabezpieczenie prób do:

-          wykrycia objętej poszukiwaniem substancji lub grupy substancji

-          wykonanie oznaczenia ilościowego

-          powtórzenia prób

·         badanie w kierunku poszukiwania nieznanej substancji (pełna analiza toksykologiczna) – zabezpieczenie materiału do:

-          poszukiwania substancji ze wszystkich grup analitycznych

-          wykonania oznaczenia ilościowego z oddzielnej porcji materiału

-          powtórzenia prób

-          kontrekspertyzy

Tok postępowania w analizie toksykologicznej

·         pobranie i przygotowanie próby do badania

·         wykonanie prób wstępnych i testów skryningowych bezpośrednio w materiale biologicznym

·         izolowanie wstępne (dla nielotnych trucizn organicznych)

·         oczyszczanie, zagęszczanie

·         podział na podgrupy

·         wykrywanie – grupowe (jest – nie ma) i szczegółowa identyfikacja

·         oznaczanie ilościowe (najczęściej z oddzielnej porcji materiału)

·         ocena i interpretacja wyników

Podział analityczny trucizn na grupy

·         trucizny lotne i gazowe

·         nielotne trucizny organiczne (tzw. Trucizny ekstrakcyjne)

·         trucizny metaliczne

·         trucizny dializujące

·         różne o indywidualnych metodach izolowania

Metody analityczne w analizie toksykologicznej

Chemiczne

·         badania wstępne

-          organoleptyczne

-          makroskopowe i mikroskopowe

-          spławianie

-          w rurce do prażenia

-          na węglu

-          na perle boroksowej

-          w płomieniu

-          pienienia

·         identyfikacyjne reakcje barwne

-          z odczynnikiem specyficznym

-          z odczynnikami grupowymi

·         ...