Химики запатентовали новый способ обнаружения следов фосфорорганических ядов

Российские химики запатентовали метод быстрого определения следов фосфорорганических отравляющих веществ с помощью жидкостной хроматографии. Чтобы такой подход можно было реализовать на практике, ученые использовали в качестве сорбента пористый углерод, добавляли в анализируемую пробу муравьиную кислоту, а для увеличения скорости определения для создания пространственного градиента концентрации элюента хроматографическую колонку было предложено промывать водой. По словам авторов, этот метод значительно превосходит по скорости и простоте анализа газовую хроматографию, которую обычно используют для проведения подобного анализа.

Этой весной остро встала проблема определения следов фосфорорганических нервно-паралитических ядов в организме человека. О принципах работы фосфорсодержащих отравляющих веществ, их возможном составе и способах синтеза мы подробно писали в материале «Новичок» и все-все-все». Чтобы понять, был ли в действительности использован этот яд, как правило, используется газовая хроматография, которая позволяет обнаружить как сами действующие вещества, так и продукты их распада. Основная проблема этого метода — необходимость долгой и затруднительной пробоподготовки.

Группа российских химиков из Московского государственного университета под руководством Григория Цизина разработала более быстрый способ анализа, основанный не на газовой хроматографии, а на жидкостной. Основная сложность при использовании жидкостной хроматографии в данном случае — слабое удержание продуктов гидролиза отравляющих веществ (в первую очередь, это алкилфосфоновые кислоты) в хроматографической колонке. Эти вещества гидрофильные, не удерживаются на поверхности сорбента и не успевают разделиться, что делает такой анализ практически невозможным. Для решения этой проблемы ученые, во-первых, заменили используемый сорбент на пористый графитированный углерод, а во-вторых, вводили в колонку вместе с анализируемой пробой муравьиную кислоту. Впервые подобная идея предлагалась французскими химиками почти 20 лет назад, однако на этот раз процедуру анализа удалось оптимизировать, заметно повысив при этом скорость определения.

Раствор муравьиной кислоты используется в данном случае в качестве элюента, который позволяет изменять расстояние, которое за счет внешнего давления проходит определяемое вещество в хроматографической колонке. В случае с определяемыми в данном случае алкилфосфоновыми и О-алкилалкилфосфоновыми кислотами наиболее подхощим веществом для элюирования оказалась именно муравьиная кислота. В патенте ученые предложили перед введением элюента промывать и уравновешивать колонку водой, потом вводить анализируемую пробу, а лишь потом — добавлять в элюент раствор муравьиной кислоты, чтобы создать скачок ее концентрации. В результате ученым удалось повысить разрешение пиков анализируемых кислот на хроматограмме, а следовательно — точность и чувствительность метода. По словам авторов работы, с помощью предложенного способа можно определять все основные нетоксичные продукты гидролиза фосфорорагнических нервно-паралитических ядов в концентрациях от 0,4 до 10 микрограмм на миллилитр.

По словам авторов работы, во время разработки проводились консультации с сотрудниками научного центра Министерства обороны, поэтому в будущем запатентованная методика, вероятнее всего, будет применяться специалисты при расследовании инцидентов с использованием отравляющих веществ.

Хроматография — не единственный метод, позволяющий быстро определять наличие в жидких пробах малых концентраций веществ. Например, недавно ученые из Израиля и Швейцарии разработал комбинированный иммунохимический метод обнаружения белков, основанный на использовании подходов микрофлюидики и изотахофореза. Этот метод позволил на три порядка снизить минимальный порог определяемых концентраций по сравнению с традиционными системами того же класса.

Изначальная версия заметки содержала ошибку: идея использования муравьиной кислоты и пористого графитированного сорбента приписывалась авторам патента, на самом деле ученые оптимизировали процедуру элюирования с использованием уже известных веществ. Редакция приносит свои извинения читателям.

Александр Дубов