Расчетные и моделирующие программы для преподавания аналитической химии в вузах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

^---------_--На правах рукописи

^'<^4.«--------............. _.. . _

Петрук Елена Арефьевна

РАСЧЕТНЫЕ И МОДЕЛИРУЮЩИЕ^ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАНИЯ" АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ В ВУЗАХ

——....________ 02.00.02. - аналитическая химия;

13700:02 ~-~Л"еори?цшетодика обучения химии

----------^..Автореферат диссертации ——

на соискание ученой.степени кандидата химических нау]< ——

Томск - 1996

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Получение достоверной информации об анализируемой системе во многих случаях невозможно без привлечения представлений хемометрики, включающей в себя элементы математической статистики, теории распознавания образов, теории информации и др. Однако использование идей хемометрики в практике работы аналитических лабораторий (даже исследовательских) тормозится из-за неподготовленности соответствующих специалистов. Традиции преподавания аналитической химии (АХ) в российских вузах сложились до появления хемометрических представлений и уже не соответствуют современному состоянию аналитической химии как науки. Эта точка зрения разделяется многими исследователями (Л.А.Грибов, Я.И Коренман, Б.М.Марьянов и др.). В частности, при изучении аналитической химии совершенно недостаточное внимание уделяется выбору и освоению математических моделей, специальным алгоритмам расчета равновесий, компьютерным технологиям. Методические исследования по этим направлениям не проводились, да и в целом методика преподавания аналитической химии разработана недостаточно.

В настоящее время имеется возможность существенно поднять уровень подготовки специалистов-аналитиков, используя появление в наших вузах персональных компьютеров. Пока что на кафедрах АХ российских университетов, как и на кафедрах АХ других вузов - ЭВМ при обучении студентов применяют лишь эпизодически. Дело не в нехватке самих компьютеров, а в отсутствии целостной и продуманной концепции их использования в учебном процессе. Соответственно отсутствует и необходимое программное обеспечение, учитывающее специфику данного предмета.

При создании программного обеспечения для курса АХ требуется решение как методических, так и чисто научных проблем. В частности, в каждом случае нужно сделать обоснованный выбор математической модели из ряда известных для данного объекта (химического равновесия, метода анализа и т.п.) или разработать новую модель -достаточно точную и, вместе с тем, вполне наглядную. Необходимо разработать соответствующие расчетные алгоритмы, оценить их точность и т.п.

Объективно существующее противоречие между уровнем развития современной аналитической химии как науки и уровнем препода-

з

зания данного предмета в вузах обуславливает актуальность настоящего исследования.

Основной целью данной работы является разработка и использование в учебном процессе комплекса расчетных, моделирующих и информационно-поисковых программ для повышения качества специалистов по аналитической химии, выпускаемых высшей школой.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Проанализировать структуру и содержание курса аналитической химии в российских университетах и педвузах для выделения инвариантной (общей) части этого курса. На этой основе предложить минимальный набор необходимых расчетных, моделирующих и информационно-поисковых программ для ПЭВМ* т.е. определить содержание специфического программного обеспечения курса АХ. Предложить единые и научно обоснованные требования к характеру и форме таких программ.

2. Проанализировать распространенные на практике алгоритмы расчетов и стандартные для учебного курса АХ расчетные задачи. Выбрать оптимальные в научном и методическом отношении математические модели и алгоритмы. Предложить новые способы расчетов, в частности, для многофакторных равновесий и для нелинейного варианта метода стандартных добавок.

3. На основе вышеуказанных моделей и алгоритмов разработать ряд расчетных и моделирующих программ для ПЭВМ. Проверить их применимость в учебном процессе и в практике анализа.

4. Предложить схему методического сопровождения курса АХ, включающую широкое применение ПЭВМ. В частности, разработать примеры методических пособий, нетрадиционных задач, инструкций для студентов и преподавателей и т.д. Составить вспомогательные программы для ПЭВМ (информационно-поисковые системы и банки данных).

5. Оценить в ходе педагогического и психодиагностического экспериментов эффективность разработанного программного обеспечения и предлагаемой технологии его использования в учебном процессе.

Научная новизна. На основании изучения опыта 38 вузов выделена инвариантная часть учебной программы по курсу аналитической химии. Впервые предложен и обоснован перечень расчетных, моде-

4

лирующих и информационно-поисковых программ для ПЭВМ, которые желательно использовать в качестве специфического программного обеспечения при подготовке химиков-аналитиков в университетах и других вузах. Предложен новый алгоритм расчета результатов анализа (нелинейный вариант метода стандартных добавок), основанный на аппроксимации экспериментальных данных степенной зависимостью.

Доказана прогностическая ценность модели хроматографическо-го процесса, основанной на теории тарелок. В частности, для метода ГЖХ компьютерный эксперимент в рамках этой модели не только дает возможность наблюдать динамику разделения компонентов в колонке, но и позволяет в ряде случаев предсказывать времена удерживания, ширину пиков и другие характеристики реальной хромато-граммы с точностью до 15 %.

Выбрана математическая модель и предложен новый алгоритм расчета кривой комлексометрического титрования на основе уравнений материального баланса с одновременным учетом конкурирующих равновесий. Результативность исследований продемонстрирована на примере решения разнообразных аналитических задач.

Раскрыть: дидактические возможности, обоснованы особенности и специфика использования, доказана эффективность расчетных и моделирующих программ в преподавании аналитической химии.

Практическая ценность заключается в разработке 5 расчетных и 2 моделирующих программ для ПЭВМ, созданных на основе единого методического подхода и позволяющих химику-аналитику (или студенту) решать как типовые, так и нестандартные задачи, связанные с расчетом химических равновесий, моделированием хроматографи-ческого разделения, оптимизацией условий и обработкой результатов анализа и т.п.

Сформулированы общие рекомендации по содержанию и форме расчетных, моделирующих, информационно-поисковых программ и банков данных, которые могут быть использованы при создании аналогичных программ по другим разделам АХ.

Практическая ценность данной работы для вузов определяется также разработкой методического сопровождения вышеуказанных программ (банк данных с 16 автономными базами данных, методические рекомендации для преподавателей и студентов, более сотни нестандартных учебных задач исследовательского характера, ориентированных на применение ПЭВМ в учебном процессе).

Разработанные программы прошли тестирование и регулярно 1рименяются в учебном процессе в Омском государственном универ-;итете, а некоторые из них - в Уральском государственном техниче-:ком университете и Омском государственном педагогическом уни-зерситете. Программы внедрены также в научную и производственную практику других организаций: АО "Омскхимпром" и областного Центра санитарно-эпидемического надзора (г. Омск). Акты внедрения имеются.

Разработанный вариант нелинейного метода стандартных добавок (МСД) применен для повышения точности определения полициклических ароматических углеводородов, в частности, в НИИ канцерогенеза ВОНЦ АМН России (г.Москва).

На защиту выносятся следующие положения:

• нелинейный вариант МСД, обеспечивающий повышение точности люминесцентного анализа;

• выбор математической модели ( на основе теории тарелок) для количественного предсказания результатов и наглядной демонстрации хроматографического разделения смесей;

• алгоритм расчета и сопоставления кривых комлексометриче-ского титрования с учетом конкурирующих равновесий;

• перечень программного обеспечения для университетского курса аналитической химии;

• принципы построения, содержание и форма расчетных и моделирующих программ по аналитической химии;

• принципы создания и дидактические возможности нестандартных (исследовательских) расчетных задач по курсу аналитической химии.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II Всесоюзной конференции "Математические методы и ЭВМ в аналитической химии" (г.Москва, 1991); X Республиканской научно-практической конференции "Новые информационные технологии в учебном процессе и управлении" (г.Омск, 1993); IV конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока" (г.Томск, 1993); III Межгосударственной конференции "Проблемы преподавания аналитической химии" (г.Екатеринбург, 1993); Московском семинаре по аналитической химии (г.Москва, 1994); IV Всероссийской студенче-

ской научной конференции "Проблемы теоретической и экспериментальной химии" (г.Екатеринбург, 1994).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и приложений, содержит 156 страниц текста, 11 рисунков, 17 таблиц. Библиография - 285 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность проблемы, цель, задачи исследования, раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы.

Первая глава посвящена опыту применения ПЭВМ в учебном процессе при изучении аналитической химии в высшей школе. Обсуждаются традиционные схемы подготовки химиков-аналитиков в

высших учебных заведениях разных стран. Охарактеризовано место общего курса АХ в учебном плане. Отмечена появившаяся в последние годы в России дифференциация программ и учебных планов по этому курсу. Наряду с традиционными реализуются оригинальные планы, программы и технологии обучения. Для оптимальной состыковки изучаемых разделов с другими учебными дисциплинами рядом вузов предлагаются перенос АХ на старшие курсы или разделение его на две части. Экспериментальные учебные планы в некоторых вузах (Саратовский и Санкт-Петербургский госуниверситеты) предусматривают также изменение основной концепции и структуры общего курса АХ. Таким образом, в условиях реформы российского высшего образования появилась опасность полного несовпадения содержания курса АХ в разных вузах.

Ввиду вышеизложенного, изучение реального опыта по преподаванию курса АХ в университетах и других ведущих вузах становится актуальной и нелегкой задачей. Без ее решения нельзя, в частности, определить оптимальный состав специфического программного обеспечения курса АХ.

В работе кратко рассмотрены методология и возможности применения ПЭВМ в учебном процессе в высшей школе. Эффективность компьютера в преподавании каждой учебной дисциплины определяется не столько типом ПЭВМ и совершенством программных продуктов общего назначения, сколько наличием и качеством специфиче-

ского для данной дисциплины программного обеспечения, отвечающего логике и традициям соответствующей науки.

Нами принята следующая классификация специфического программного обеспечения аналитической химии как науки и как вузовской учебной дисциплины: обучающие и контролирующие программы; расчетные программы; электронные таблицы; моделирующие программы; информационно-поисковые системы; экспертные системы; эвристические проблемно-ориентированные программы; информационно-поисковые системы; банки и базы данных. По каждому вицу программного обеспечения в диссертации представлены многочисленные примеры, а по расчетным и моделирующим программам -сводка известных отечественных и зарубежных программ, созданных с конца 70-х годов (около 300).

Анализ литературных данных позволяет сделать ряд обобщений.

1. В литературе нет работ, предлагающих концепцию использования ПЭВМ в учебном процессе по АХ. Программы создавались для решения частных задач, по-видимому, для случайным образом выбранных разделов курса. Специфика АХ как науки и как учебной дисциплины, вероятно, учитывалась при составлении части программ, но в опубликованных работах не указывается, как именно она определяет набор программного обеспечения, содержание и форму программ.

2. Опубликованные программы написаны, как правило, для ПЭВМ устаревших моделей. Эти ПЭВМ зачастую являются программно-несовместимыми, что затрудняет распространение и объективную проверку ценности программ. Кроме того, программы в основном написаны на устаревших языках (фортран, ПЛ-1, алгол-60), разностильны по форме, многие из них, судя по описаниям, имеют низкий уровень сервиса. Какие-либо стандарты для разработчиков программ, отражающие специфику курса АХ и уровень подготовленности студентов, в литературе отсутствуют.

3. В опубликованных работах не уделяется достаточного внимания выбору оптимальных алгоритмов расчета и адекватных математических моделей. Обычно в программы закладываются упрощенные формулы, по которым проводились расчеты до появления ПЭВМ. Тем самым, возможности ПЭВМ используются не полностью. В частности, при расчете равновесий не учитываются конкурирующие процессы, кривые титрований рассчитываются по формулам, пригодным лишь для частных случаев, и т.д. Не предусмотрена возможность

проведения расчетов по алгоритмам, обеспечивающим последовательное приближение модели к реальности, т. е. сначала без учета, а потом с учетом тех или иных факторов.

4. В литературе, к сожалению, не указывается, как проводилось тестирование программ, как оценивалась их эффективность, как относятся преподаватели кафедр АХ и студенты-химики к появлению этих программ и компьютеризации курса АХ в целом. Вместе с тем известно, что внедрение неудачных в методическом отношении программ может иметь отрицательное воздействие на учебный процесс.

5. Несмотря на указанные выше нерешенные проблемы, появление в разных странах и в разных вузах десятков обучающих, расчетных, моделирующих и других программ по курсу АХ доказывает актуальность создания программного обеспечения этого курса. Использование накопленного опыта должно помочь в решении данной задачи.

Вторая глава посвящена обоснованию оптимального перечня, содержания и формы расчетных, моделирующих и информационно-поисковых программ для курса АХ, а также состава банка данных. По нашему мнению, разработка программного обеспечения общего курса АХ должна включать следующие этапы.

1. Анализ структуры и содержания курса АХ во многих вузах и выделение на этой основе инвариантной части курса. Составление для нее перечня необходимых программ и распределение приоритетных работ между кафедрами АХ заинтересованных вузов.

2. Выработка согласованных требований к идеологии, содержанию и форме программ, а также механизма межвузовского обмена разработанными программами.

3. Разработка методики использования соответствующих программ в учебном процессе и оценка эффективности созданного программного обеспечения в ходе педагогических экспериментов.

Предложенная стратегия получила поддержку ряда кафедр АХ, в частности, при обсуждении проблем преподавания аналитической химии на нескольких региональных и межгосударственных конференциях.

Для выяснения реального содержание курса аналитической химии в 1993-1994 г.г. под руководством акад.Ю.А.Золотова и доц.Е.Н.Дороховой было проведено анкетирование университетов, а также некоторых других вузов России и стран СНГ. Ориентиром служил "идеальный" учебный план общего курса АХ, разработанный ра-

9

ючей комиссией Федерации европейских химических обществ ФЕХО). В настоящей работе проанализированы сведения по 38 от-ликнувшимся вузам. В инвариантную часть курса АХ нами включены >азделы, изучаемые более чем в 75% вузов-респондентов. При этом (Оля затрачиваемых на соответствующий раздел аудиторных часов оставляла не менее 1 % от общего объема часов.

С учетом указанных критериев, инвариантная часть курса АХ жлючает общие вопросы анализа (пробоотбор, классификация ме-одов и т.п.), теорию равновесий в растворах, качественный анализ, математическую статистику, титриметрический и гравиметрический жализы, экстракцию, хроматографию, электрохимические методы, »томно-эмиссионный и атомно-абсорбционный спектральный анализ, ;пектрофотометрию. В целом инвариантная часть занимает около 90 'й учебных часов, выделенных на изучение общего курса АХ по учеб-юму плану каждого вуза, что подтверждает обоснованность выбрак-|ых критериев. Но при этом она охватывает лишь 12 из 37 разделов идеального плана". К сожалению, лишь в некоторых вузах всеми тудентами изучаются такие разделы курса как "Методы разделения I концентрирования", "Органический элементный анализ", Кинетические методы", "Обработка аналитического сигнала".

Для каждого из разделов курса АХ, отнесенных к его инвариант-юй части, во второй главе предложен набор необходимых расчетах, моделирующих, информационно-поисковых программ и баз (энных для ПЭВМ , т.е. обосновано минимальное содержание спе-(ифического программного обеспечения курса АХ в целом.

Например, для изучения раздела "Экстракция в аналитической ;имии" мы считаем целесообразным создание следующих програм-лы: а) расчетной - для вычисления степени извлечения компонента :ак функцию ряда варьируемых параметров ( в частности, рН водной (эазы и соотношения объема фаз); б) моделирующей - для проведе-)ия компьютерного эксперимента и наглядного отображения многоступенчатого экстракционного разделения микропримесей при их ;онцентрировании; в) банка, содержащего автономные базы данных ю константам (или коэффициентам) распределения, по свойствам >астворителей-экстрагентов и по важнейшим экстракционным реа-ентам. Специальные И ПС при изучении экстракции как аналитиче-:кого метода вряд ли целесообразны.

Во второй главе также предложены общие рекомендации и ¡формулированы некоторые методические требования к расчетным,

моделирующим программам и банкам данных для общего курса АХ. Л именно, перечислены требования к техническим средствам (тип ПЭВМ, операционная система, язык программирования); к выбору математических методов и алгоритмов для расчетных процедур; определены необходимые сервисные процедуры; рассмотрена последовательность проектирования структуры и диалоговых кадров программы; рассмотрены способы тестирования программ и т.п.

Третья глава посвящена описанию разработанных нами программ расчетного типа и рассмотрению их алгоритмов.

Для расчета ряда равновесий и обработки результатов анализа в ОмГУ в 1991-1995 г.г. разработан комплекс программ для ПЭВМ типа IBM PC. Программы обеспечивают проведение практических занятий по ряду разделов общего курса АХ, выполнение расчетов в курсовых и дипломных работах, а также могут использоваться в исследовательской и производственной деятельности аналитических лабораторий. Разработанные программы охватывают примерно половину расчетов, с которыми сталкивается студент, изучающий общий курс аналитической химии (табл.1).

Таблица 1

Характеристика разработанных расчетных программ

Пакеты программ Что рассчитывается Раздел курса

PROTOLIZ рН растворов электролитов; буферные системы; ионные диаграммы в водных и неводных растворах Протолитические реакции, метод нейтрализации

COMPLEX Закомплексованность; среднее координационное число; выход всех комплексов при заданной концентрации лиганда(и наоборот); диаграмма равновесия в системе М-Р?. Реакции комплек- сообразования, спектрофтоме- тричесшй анализ

SOLUTION Растворимость солей и гидроксидов в различных условиях, в т.ч. при заданной ионной силе; при заданном рН; в присутствии маскирующих веществ и т.д. Реакции осаждения, гравиметрический анализ

STATIC Статистическая обработка результатов. Дисперсионный, регрессионный, корреляционный анализ. Химическая метрология

PLAN Многофакторная регрессия, оптимальные условия проведения анализа Общие вопросы анализа

Все программы написаны на языке Turbo Pascal, поддерживают графический режим и обеспечивают необходимый пользователю /ровень сервиса.

В работе приведены обоснования выбора математических моде-пей и алгоритмов для этих программ. В частности, показано, что при зычислении результатов анализа по традиционному линейному варианту метода стандартных добавок (МСД) возможно появление систематической погрешности, связанной с неадекватностью и ограни--(енностью выбранной математической модели. Так, в люминесцент--юм анализе прямопропорциональная связь между величиной аналитического сигнала и концентрацией определяемого вещества является частным случаем, а степенная зависимость вида I = к ' Св - более эбщим, хотя величина В обычно близка к единице. Вычислительный эксперимент показывает, что систематическая погрешность традиционного варианта МСД зависит от В ( т.е. от степени нелинейности реального градуировочного графика), а также от выбора величины до-эавок (рис.1). При люминесцентном определении канцерогенных по-тиаренов эта погрешность 5 может превысить 30 % отн.

t.%

Рис.1. Систематическая погрешность 5 линейного (А) и нелинейного (Б) вариантов МСД при разной степени искривления градуировочного графика В.

Расчет вели по данным вычислительного эксперимента для 5 добавок при постоянном шаге 5 = 0.1 т0, где т0 - количество полиарена.

ofi о,г 1.0 1,г

в

Поэтому в программу "STATIC" наряду с традиционным вариан-ом МСД введен оригинальный нелинейный вариант МСД, оснований на аппроксимации экспериментальных данных степенной за-¡исимостью вида I = k(m0 + Am)B с последующим итерационным под-

2

бором параметров этой зависимости, в частности, расчетом т0 (содержание компонента в пробе без добавки) по нескольким парам экспериментальных значений I и Лт, где I - аналитический сигнал, а Дт - величина добавки.

Экспериментальную проверку метода проводили на примере люминесцентного определения 3,4-бензпирена в его модельных рас-

8 7

творах с концентрацией 10" 10" г/мл при 77 К. Расчеты вели по усредненным значениям сигнала (три измерения на спектрофлуори-метре для каждой из пяти добавок при их шаге 10 нг). Применение линейного МСД привело к систематическому занижению (на 15-25%) результатов анализа. Обработка тех же результатов по нелинейному МСД дала более правильные результаты (табл.2) без существенного увеличения продолжительности и без заметного ухудшения воспроизводимости анализа.

Таблица 2

Результаты определения 3,4-бензпирена в модельных растворах

Введено, нг Найдено, нг 5, %

А Б А Б

20.0 15.3 21.0 -24.0 + 5.0

30.0 23.4 29.5 -22.0 - 1.7

50.0 40.3 53.0 - 19.0 + 6.0

75.0 60.9 74.1 - 19.0 - 1.2

При повторных расчетах (п = 5; Р = 0.95)

30.0

23.4 ±2.4

29.5 + 6.0

22.0

- 1.7

Программы расчета равновесий также включают нетрадиционные алгоритмы. В частности, с их помощью можно сопоставлять результаты, полученные с учетом и без учета каких-либо факторов, выбирать факторы, наиболее влияющие на результат расчета, оценивать области допустимых значений для этих факторов и т.п. Соответствующие возможности программ могут реализоваться в учебном процессе при проведении компьютерных экспериментов, в частности, в ходе решения сложных нестандартных задач.

Известно, что расчетные задачи, решение которых сводится к подстановке данных в готовые (обычно упрощенные) формулы, занимают основное место в большинстве задачников по аналитической химии. Очевидно также, что для университетского курса АХ решение

юдобных (стандартных, типовых) расчетных задач является необхо-*имым, но недостаточным условием эффективности учебного процесса.

Использование расчетных программ ("PROTOLIZ", "COMPLEX", SOLUTION") позволяет студентам после освоения типовых задач >ыстро перейти к решению нестандартных задач, требующих осмыс-юния студентом проблемной ситуации, поиска справочных данных, !Ыбора алгоритма, проведения многостадийных расчетов и форму-шровки выводов. При этом важно научить студента сопоставлять ре-¡ультаты серии расчетов (например, при выборе маскирующего реа-ента). Хотя нетрадиционные задачи исследовательского типа задачи повышенной сложности) присутствуют в ряде известных заочников, на деле студенты очень редко решают их, так как не могут юспользоваться необходимым программным обеспечением, а без 1ЭВМ решение подобных задач затруднено или вообще невозможно.

В третьей главе сформулированы некоторые методические |ринципы, которые следует учитывать при составлении нестандартах задач, ориентированных на решение с помощью ПЭВМ. Указание принципы раскрыты на примере задач, связанных с расчетом »авновесий осаждения, протолиза и комплексообразования и выбо-)ом оптимальных условий для соответствующих видов анализа. Все-о составлено около 100 подобных задач, самостоятельно решаемых :тудентами на ПЭВМ, в диссертации приведены их примеры.

Четвертая глава посвящена описанию двух разработанных в ЭмГУ моделирующих программ, обоснованию выбора соответст->ующих моделей и алгоритмов, а также рекомендациям по использо-1анию этих программ.

Моделирующая программа "CHROMAT" была разработана на ос-юве известной модели теоретических тарелок. Исходными данными ;ля компьютерного эксперимента являются значения коэффициентов )аспределения компонентов разделяемой смеси и число теоретиче-:ких тарелок колонки (оно берется одинаковым для всех компоненте, что существенно упрощает модель). Программа позволяет наблюдать динамику разделения компонентов в колонке (эффект муль-ипликации) и предсказывать вид хроматограммы, то есть рассчиты->ать времена удерживания, ширину пиков и т.п.) Теория тарелок, :трого говоря, описывает весьма идеализированный случай линей-юй равновесной хроматографии. Тем не менее эта модель, выбран-

ная в основном по методическим соображениям, оказалась адекват--юй экспериментальным данным для целого ряда реальных смесей.

Дпя проверки использовались смеси, содержащие до 5 структур--юродственных компонентов (н-алканы, ароматические углеводороды, пестициды и др.). Их делили методом ГЖХ на хроматографах 'ЛХМ-8МД", "Цвет-106", "Кристалл-2000" с различными набивными колонками в изотермическом режиме. В качестве НЖФ использовали :квалан, апиезон I, БЕ-ЗО и другие фазы. Оказалось, что компьютерный эксперимент в рамках выбранной модели позволяет во многих случаях ( в частности, для разделения гомологов) предсказывать зремена удерживания, ширину пиков и другие характеристики реальной хроматограммы с точностью до 15 % (рис.2).

а

_____/Д.___

А

о оо г ос ¿.оо 6.ос

б

--Г ---г*-и , -

0.00 £.00 4.00 6.00 8.00

и

А

Рис.2.Хроматограмма смеси н-углеводородов: а)модельная; б)реальная.

В отличие от своих аналогов, описанных в литературе, программа "CHROMAT" позволяет студенту, изучающему аналитическую химию, наблюдать и исследовать влияние варьируемых параметров на качество хроматографического разделения. Наглядность этой программы при проведении компьютерного эксперимента безусловно может способствовать выработке у студента четких и запоминающихся представлений о хроматографическом разделении.

Программа "MODELCOM", предназначенная для компьютерного эксперимента по комплексометрическому титрованию, базируется на модели, часто используемой при изучении теории ступенчатого ком-плексообразования, однако программы для ПЭВМ, реализующие эту модель и моделирующую кривую любого комплексометрического титрования, в литературе не описаны. Модель учитывает конкури-эующие процессы гидролиза ионов металла и маскирования их посторонними веществами, а также процесс протонирования лиганда. Используется оригинальный алгоритм расчетов ( без упрощений, связанных с введением условных констант).

По-видимому, впервые студенту предоставляется возможность моделировать ход комплексометрического титрования в произвольных условиях, запоминать и графически сопоставлять кривые титро-гания для разных случаев: а) титрование разных металлов одним ли-андом в одних и тех же условиях; б) титрование одного металла эазными лигандами; в) титрование одного металла одним и тем же чигандом в разных условиях. Программа "MODELCOM" может быть 1Спользована для решения нестандартных (обратных) задач, связанных с выбором оптимальных условий титрования, выбором титранта 1 т.п. Ее применение позволило существенно повысить уровень :ложности решаемых задач и глубину усвоения материала по ком-тексометрии.

В этой же главе описывается банк данных, предназначенный для юздания автономных баз данных по аналитической химии. Все упо-лянутые выше программы могут получать необходимые справочные ;анные из этого банка, однако предусмотрен и ввод данных вручную". Кроме того, банк, содержащий 16 автономных баз данных, ложно использовать и без вышеописанных программ, т.е. в качестве •лектронного справочника при организации различных видов поиска шформации.

Пятая глава - "Методические рекомендации по использованию омпьютерных программ в общем курсе АХ" - посвящена описанию

б

зригинальной методики использования ПЭВМ в учебном процессе. Методика основана на сочетании компьютерных и традиционных ме-"одов обучения. При изучении каждого раздела курса после усвоения пекционного материала, закрепления и углубления его в ходе семинаров и лабораторных работ, студенты получают индивидуальные ¡здания (2-3 нестандартных задачи), которые самостоятельно вы-юлняют с помощью ПЭВМ в факультетском компьютерном классе. Авторская методика включает ряд этапов деятельности преподавателя, пользующегося специфическим программным обеспечением рис.3).

Рис.3. Основные этапы авторской методики.

В пятой главе описана организация работы преподавателя и студента на каждом этапе, указано место выполнения тематических исследовательских заданий в общей схеме изучения соответствующего оаздела в курсе АХ, а также описано методическое сопровождение программ.

Результаты педагогического и психодиагностического экспериментов подтвердили эффективность разработанной методики. Педагогические эксперименты проводились на базе ОмГУ в течение двух пет и охватывали более 150 студентов. Методика проведения педагогического эксперимента традиционна. Доказана гипотеза о том, что решение нестандартных задач с помощью оригинального программного обеспечения повышает эффективность учебного процесса по АХ по следующим параметрам: качество знаний повысилось в 1.5-1.9

раза; темп обучения - в 1.5-2.0 раза; степень концентрации и устойчивости внимания по а) уровню концентрации внимания, б) показателю темпа выполнения, в) показателю переключаемости внимания увеличились на 18 - 21%; способность сосредоточить внимание и сохранить в памяти усвоенное - на 18 %.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проанализирована структура и содержание курса аналитической химии в российских университетах и педвузах и выделена инвариантная часть этого курса. На этой основе впервые предложен и обоснован минимальный набор необходимых расчетных, моделирующих, информационно-поисковых программ и баз данных для ПЭВМ , т.е. определено содержание специфического программного обеспечения курса АХ. Предложены единые и научно обоснованные требования к характеру и форме таких программ.

2. Проанализированы распространенные на практике алгоритмы расчетов и стандартные для учебного курса АХ расчетные задачи. Выбраны оптимальные в научном и методическом отношении математические модели и алгоритмы.

Предложен нелинейный вариант МСД, реализуемый на персональной ЭВМ и основанный на аппроксимации экспериментальных данных степенной зависимостью. Применение этого варианта МСД при люминесцентном определении полиаренов достоверно повышает точность анализа.

Доказана прогностическая ценность модели хроматографиче-ского процесса, основанной на теории тарелок. В частности, для метода ГЖХ компьютерный эксперимент в рамках этой модели не только дает возможность наблюдать динамику разделения компонентов в колонке, но и позволяет в ряде случаев предсказывать времена удерживания, ширину пиков и другие характеристики реальной кроматограммы с точностью до 15 процентов.

Выбрана математическая модель и предложен новый алгоритм эасчета кривой комлексометрического титрования на основе уравнений материального баланса с одновременным учетом конкурирую-цих равновесий. Результативность исследований в этой области продемонстрирована на примере решения разнообразных аналитических задач.

3. Разработан комплекс прикладных программных продуктов (5 эасчетных, 2 моделирующие программы, 1 банк данных для ПЭВМ), 18

обеспечивающий проведение практических занятий по ряду разделов аналитической химии, а также выполнение расчетов в курсовых, дипломных, научно-исследовательских работах.

4. Предложена авторская методика использования созданных прикладных программ в общем курсе АХ, основанная на сочетании компьютерных и традиционных методов обучения. Разработано ме-тодическое„сопровождение курса^в^частности^примеры^методиче-^ ских пособий, нетрадиционных задач, инструкций для студентов и преподавателей и т.д. ..... '' ' .....-...... - —

5. Результаты педагогического и психодиагностического экспериментов подтвердили эффективность разработанной методики. Доказана гипотеза о том, что решение нестандартных задач с помощью оригинального программного обеспечения повышает эффективность учебного процесса по АХ.

------------Основное содержание-рзботы~изложено -в следующих публикациях:

1. Дворкин П.Л., Вершинин В.И., Чиркова (Петрук) Е.А. Нелинейный вариант метода стандартных добавок для люминесцентного определения полиаренов. ЖАХ, 1991, Т.46, N10, с. 1947-1953.

2. Вершинин В.И., Дворкин П.Л., Надыкто Д.Г., Чиркова Е.А. Набор диалоговых программ для ЭВМ типа PC/AT и его использование п р и "п од гот о в кёх и мйков-а н ал итико в. "Математические методы и ЭВМ в аналитической химии", I! Всесоюзная конференция /ноябрь 1991 г./: Тез. докл. -JVL Изд-во Института геохимии и аналитической химии АН_ СССР, 1991. - с.165.

3. Целищев В.А., Вершинин В.И., Чиркова Е.А. Информационно-поисковая система "АРГУС-2" для эмиссионного спектрального анализа. ЖАХ, 1993, Т.48, N5, с.919.

— 4. Чиркова Е:А:, Галкин В.В, . Вершинин В.И. Комплекс расчетных программ для вузовского курса аналитической химии. ЖАХ, 1993, T-=48rN5rC;920;---------------------

5. Вершинин В.И., Галкин В.В., Чиркова Е.А. Пакеты программ для планирования и статистической обработки результатов эксперимента. ЖАХ, 1993, Т.48, N5, с.921.

6. Петрук Е.А. Программное обеспечение вузовского курса аналитической химии. "Новые информационные технологии в педагоги-

ческом образовании ", X Республиканская научно-практическая конференция /май 1993 г./: Тез. докл. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1993. - с.39.

7. Петрук Е.А., Галкин В.В., Вершинин В.И. Расчетные программы для компьютеризации университетского курса аналитической химии. "Проблемы преподавания аналитической химии", III Межгосударственная конференция /сентябрь 1993 г./: Тез. докл. - Екатеринбург, Изд-во УрГУ, 1993. - с.231-232.

8. Вершинин В.И., Петрук Е.А. Программное обеспечение для изучения аналитической химии с применением ЭВМ. "Проблемы преподавания аналитической химии", III Межгосударственная конференция /сентябрь 1993 г./: Тез. докл. - Екатеринбург, Изд-во УрГУ, 1993. -с.225-226.

9. Вершинин В.И., Петрук Е.А. Компьютеризация вузовского курса аналитической химии с учетом специфики предмета. "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 93", Региональная конференция /октябрь 1993 г./: Тез. докл. - Томск, Изд-во ТГУ, 1993. - с.23.

10. Галкин В.В., Петрук Е.А., Вершинин В.И. Программа для расчета растворимости "SOLUTION". "Проблемы теоретической и экспериментальной химии", VI Всероссийская студенческая научная конференция /апрель 1994 г./: Тез. докл. - Екатеринбург, Изд-во УрГУ, 1994. -с.85-87.

11. Петрук Е.А., Галкин В.В., Вершинин В.И. Расчетные программы для ПЭВМ в вузовском курсе аналитической химии. ЖАХ, 1994. Т.49, N8, с.889-894.

12. Петрук Е.А., Антонова Т.В., Вершинин В.И. Нестандартные расчетные задачи в университетском курсе аналитической химии. ЖАХ, 1995, Т.50, N4, с.393-398.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ И ЕЕ СОДЕРЖАНИЕ

Актуальность темы. Развитие современной аналитическом .чимж характеризуется значительным возрастанием роли физических и фиаи ко-химических методов при определении качественного и количеа венного состава исследуемых объектов. Ведущее место среди таких методов занимает хроматография, которой присуща высокая экспресс ность и селективность разделения, а также возможность осуществив ния анализа при наличии небольших количеств анализируемых образцов. Следует отметить, что современная хроматография является гибридным методом анализа, поскольку включает не только стадию разделения, но и стадию количественного определения разделенных компонентов.

Среди хроматографических методов особое место занимает тонкослойная хроматография (ТСХ), которая благодаря своей простоте, чувствительности и высокой разрешающей способности стала одним из самых распространенных методов при анализе биологических объектов, в частности, в скрининге мочи на наличие в ней наркотиков и им сопутствующих веществ. Проводя разделение при исследовании большого числа проб, можно очень быстро отсортировать пробы не содержащие наркотиков и получить представление о составе проб, давших положительные результаты. В последнее время все шире и шире для анализа лекарственных препаратов в судебно-химических и химико-токсикологических лабораториях используются новые виды хроматографии: высокоэффективная тонкослойная хроматография (ВЭТСХ) и высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЗЖХ). Эти виды хроматографического анализа постоянно совершенствуются, возрастает эффективность разделения, изыскиваются возможности для анализа новых веществ и получения большого объема информации об исследуемых образцах.

К наркотическим веществам относятся строго определенные средства и вещества, а именно: опий, морфин, кодеин, лромедол, эфодрон, метадон, гашиш, омнопон, амфетамин, метиламфетамин,. фен-циклидин, ЛСД и другие.

Со времени введения в клиническую практику наркотических анальгетиков (морфин, кодеин, промедол, омнопон) эта группа препаратов характеризуется неуклонно возрастающим уровнем потребле-

ния и злоупотребления. Злоупотребление лекарственными препаратами, а также их дериватами, например героином, эфедроном или мети-ламфетамином широко распространено , а международный характер подпольной торговли наркотиками означает, что любая лаборатория, занимающаяся определением лекарственных и наркотических веществ в биологических пробах организма человека в своей работе может столкнуться с широким спектром этих соединений. Кроме того, в случае злоупотребления наркотическими анальгетиками они часто встречаются в смеси с другими лекарственными веществами или антидотами, т.е. возникает сложная аналитическая задача по выделению и идентификации специфических наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ.

Техническая база химико-токсикологических лабораторий активно пополняется современной аналитической техникой, однако отсутствие методического обеспечения вызывает значительные трудности при выполнении конкретных экспертиз и исследований.

Одним из путей решения этой задачи по нашему мнению является разработка комплекса хроматографических методов анализа наркотических средств и им сопутствующих веществ.

Для данного исследования выбраны некоторые наркотические анальгетики и им сопутствующие вещества, являющиеся в последние годы наиболее распространенным объектом анализа химико-токсикологических лабораториях г. Москвы; их структурные формулы приведены на рис. 1

При разработке методов анализа наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ для медицинских и правовых целей необходимо, чтобы отдельная методика не требовала больших затрат времени, использовала минимальное количество исследуемых объектов и давала хорошо воспроизводимые результаты, согласующиеся с данными контрольного анализа объекта другим методом.

Цели и задачи исследования.. Целью настоящей работы является разработка комплекса хроматографических методов идентификации и количественного определения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях при токсикологических исследованиях. Мы остановились на комплексировании методов тонкослойной и жидкостной хроматографии.

Для выполнения поставленной цели необходимо было решить

следующие основные задачи:

- установить оптимальные условия выделения и разделения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в режиме прямо-фазовой ТСХ;

- изучить хроматографическую подвижность наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ методом обра-щенно-фазовой ТСХ для разработки методики их идентификации в биологических жидкостях;

- разработать методики количественного определения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях;

- оптимизировать условия выделения и разделения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях методом ВЭЖХ;

- разработать методики определения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях методом ВЭЖХ;

- разработать комплексный метод определения распространенных наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ на основе гибридизации методов ТСХ ( адсорбционный и распределительный- варианты на отечественных пластинах Сорбтон RPg и Сорбтон - Диол) и 0Ф-ВЭ1Х, позволяющий надежно идентифицировать и количественно определить исследуемые вещества в,биологических жидкостях.

Научно - техническая новизна.

Впервые в России на пластинах отечественного производства-(Сорбтон RP2 и Сорбтон - Диол), полученных плазмохимическим методом, проведено комплексное исследование закономерностей хроматог-рафического удерживания некоторых наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ как в чистом виде, так и в модельных смесях и в биологических жидкостях в условиях ТСХ и ВЭЖХ. Проведены сравнительные исследования отечественных пластин на основе сили-кагеля с привитыми фазами, полученными плазмохимическим методом, и пластин фирмы Merck.

Установлено, что пластины отечественного производства Сорбтон RP2 и Сорбтон - Диол обеспечивают высокое качество проводимых анализов, в отличие от пластин фирмы Merck слой сорбента RPZ пол-

костью смачивается водой, что позволяет использовать для разделения элюирующие системы с любым содержанием воды.

Предложена новая унифицированная элюирующая система для ТСХ, обеспечивающая эффективное разделение всех исследуемых соединений .( их количественную оценку.

Впервые предложены унифицированные методики идентификации нескольких наркотических анальгетика и им сопутствующих веществ методом ТСХ на отечественных пластинах с различной химией поверхности г Сорбтон ИРг ( они могут быть использованы одновременно как в нормально - фазовом, так и в обращенно - фазовом вариантах ТСХ) и Сорбтон - Диол с привитой пропандиольной фазой.

Показана возможность переноса данных при разделении алкалоидов группы опия методом ОФ-ВЗЖХ на ОФ-ТСХ при использовании пластин Сорбтон (?Р2.

Показана перспективность использования методов ОФ-ВЭЖХ и ОФ-ТСХ для количественной оценки наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществе биологических жидкостях.

Практическая значимость работы.

Предложеные методики гибридизации методов ОФ-ВЗЖХ и ТСХ -на отечественных пластинах с различной химией поверхности, позволяют надежно идентифицировать и количественно определять наркотические анальгетики и им сопутствующие вещества в биологических жидкостях используются в практике различных химико-токсикологических лабораторий.

Методики анализа наиболее распространенных наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ, разработанные на отечественных пластинах с различной химией поверхности, внедрены в практику химико-токсикологических лабораторий и судебно-химичес-ких отделов Бюро судебно-медицинских экспертиз, занимающихся анализом этих соединений в биологических объектах.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических исследований по изучению влияния подвижной фазы и сорбента на основе силикагеля с привитыми плазмохимическим путем фазами на воспроизводимость результатов анализа объектов исследования и разработки методик определения некоторых наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в

биологических жидкостях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Республиканской научно-техинческсй конференции rio использованию современных методов при проведении экспертных исследований (Москва, 1995), на конференции секции сорбентов Научного Совета по хроматографии РАН по сорбентам, колонкам и методам хро-матографического анализа ( Москва. 1995), на VII Всероссийском симпозиуме по молекулярной жидкостной хроматографии ( Москва 1996). Результаты работы испытаны и внедрены в практику химико-токсикологических лабораторий и судебно-химичоских отделов Евро судебно-медицинских экспертиз.

Публикация материалов диссертации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части в составе двух глав, посвященных соответственно разработке ТСХ - анализа наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ и комбинированию ТСХ и ВЭЖХ методов, общего обсуждения итогов работы и выводов. Диссертация завершается списком использованной литературы ( 129 литературных источников, из них 37 отечественных и 92 иностранных) Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста и включает 27 таблиц, 10 рисунков и 4 схемы анализа.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В обзоре литературы на основе анализа данных как отечественной. так и зарубежной литературы вплоть до 1995 года показано, что применявшиеся до сих пор методы рутинного анализа наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ базировались на ТСХ одного вида ( или адсорбционной, или распределительной), проводимой у нас на импортных пластинах; надежность получаемых результатов обязательно подтверждалась параллельным исследованием каким-либо независимым методом. Однако в реальных условиях небольших отечественных лабораторий не всегда есть техническая возможность подтверждения обнаруженных в процессе ТСХ - скрининга наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ иным инстру-

ментальным методом. В связи с этим в данной работе предпринято исследование возможности применения новых отечественных пластин Сорбтон RPZ, позволяющих, в отличие от импортных гшастин, реализовать 2 самостоятельных вида ТСХ - нормально-фазовый и обращен-но-фазовый, что обеспечивает "внутренний" контроль результатов и их надежность. Также целесообразно применение с той же целью комбинирование методов ТСХ и ВЗЖХ; это было второй задачей диссертации.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Поскольку основной задачей диссертации была разработка комплекса хроматографических методов определения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях, то в качестве объектов исследования использовались стандартные образцы лекарственных соединений, наиболее часто употребляемые наркоманами, а именно алкалоиды опия (морфин, кодеин, папаверин), .-»летадон и димедрол.

При определении исследуемых веществ в биологических жидкостях объектом исследования являлись образцы мочи пациентов наркологических больниц и отделений по лечению острых отравлений.

При разработке методик определения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях использовались отечественные пластины на основе силикагеля с привитыми фазами Cg и CN и диольной, для сравнения использовались отечественные пластины Сорбфил, пластины Силуфол производства Чехии и пластины RP2 F254 S, фирмы Merck. Детектирование пятен осуществляли на денситометре фирмы Stiimadzu CDS - 920 в режиме отражения при длине волны х - 254 нм.

ВЗЖХ анализ алкалоидов опия (морфин, кодеин, папаверин) проводили на жидкостном хроматографе "Waters" модель 440 с УФ-детек-тором.^этлонка 300 х 4,0 мм, заполненная сорбентом Zorbax ODS (5 »> •-täfi): температура колонки 20± 3° С, подвижная фаза - ацетонитрил f + О, IM аммиачно-фосфатный буферный раствор (pH 5.8) в соотношении 65:35, скорость потока элюента 1,5 мл в минуту, интегратор Chrompak R-34( Япцния ), определение спектрофотометрическое, длина волны х -254 нм.

Структурные формулы исследуемых соединений.

м-сн,

Морфин

СХ /Гнс

\ г

с—сн, н'°>/

Метадон

✓ ч

:—СН,

I

СИ,

нас—

Пзпзверин

< ч

< >

н

-с~с-сн.

V"

сн,

-сн,

ЕМОР

ЕЭРР

ХРОМАТОГРАФИЯ НАРКОТИЧЕСКИХ АНАЛЬГЕТИКОВ И ИМ СОПУТСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ТОНКОМ СЛОЕ.

Оптимальные условия разделения алкалоидов группы опия в адсорбционном варианте ТСХ на отечественных пластинах

Сорбтон ЯР? и Сорбтон - Диол. Идентификация наркотических г^альгетиков и им сопутствующих веществ также как и их количественное определение в биологических жидкостях имеет важное практическое значение. Использование пластин с различной химией поверхности сорбента позволяет надежно идентифицировать исследуемые вещества в сложных смесях. Пластины для ТСХ отечественного производства Сорбтон РРг и Сорбтон - Диол представляют собой силикагель с привитыми фазами Сг и диольной, нанесенный на лавсановую подложку. Зернение силикагеля 5-12 мкм ( ВЗТСХ) и 5-17 (АТСХ), толщина слоя - 125 мкм. В качестве связующего используется гель кремниевой кислоты. Поскольку пластины Сорбтон ИРг и Сорбтон - Диол являются новой продукцией, на первом этапе эксперимента было проведено изучение хроматогра-фической подвижности исследуемых соединений. Подвижность оценивалась на основе величины ИГхЮО. Было приготовлено и исследовано 7 систем растворителей, рекомендованных в литературе для разделения основных лекарственных средств.

1 Хлороформ 5 Ацетон 4 Диэтиламин 1

2 Бензол 17 Этилацетат 9 Диэтиламин 1

3 Циклогексан 5 Хлороформ 4 Диэтиламин 1

4 Циклогексан Толуол Диэтиламин

75 5 Этилацетат 17 15 Метанол 2

10 25% аммиак 1

Толуол 45 Ацетон 45 Этанол 7,5 25% аммиак 2,5

7 Метанол 100 25% аммиак 1,5

Установлено, что лучшей для разделения исследуемых веществ является система этилацетат - метанол - 2Ь% аммиак, причем

токсичный и дефицитный метанол может быть с успехом заменен на этанол, (см. табл. 1). При использовании этой системы на хроматог-раммах как на пластинах Сорбток (?Рг, так и Сорбтон - Диол, образуются четкие, компактные пятна, что позволяет проводить количественную оценку хроматограмм .

Таблица 1

Хроматография исследуемых веществ на пластинах Сорбтон ЯР2 и Сорбтон - Диол в системе этилацетат - метанол - 25% раствор аммиака (17:2:1)(1) и этилацетат -этанол - 25% раствор' аммиака в том же соотношении компонентов (II)

Наименования соединений и пластин I II

Сорбтон йР-г Сорбтон-Диол Сорбтон ир-г Сорбтон-Диол

ЙГхЮО 5 {?Гх100 в (?ГхЮ0 д РГхЮО ц

Морфин Кодеин Дионин Папаверин Метадон 16 0.11 30 0.30 36 0.45 72 0.36 76 0.24 20 0.15 30 0.25 34 0.13 76 0.18 80 0.21 14 0.24 26 0.27 32 0.30 70 0.22 76 0.20 16 0.25 30 0.40 34 0.42 74 0.32 78 0.28

Оптимальные условия отделения метадона от алкалоидов группы опия.

Метадон относится к синтетическим наркотическим анальгетикам морфиноподобного действия. Он способен смягчать болезненные последствия отмены наркотиков группы опия, поэтому часто присутствует в биологических объектах наркоманов одновременно с этими веществами. Учитывая возможные пути превращения метадона в организме, а также его совместное с опийными алкалоидами присутствие в моче наркоманов, необходимо было разработать методы определения микроколичеств этих веществ. С целью наилучшего отделения метадона от опийных алкадоидов, исследовали в систем, известных по литературным данным и предложенных нами.

Наиболее подходящей оказалась система этилацетат - этанол - 25% аммиак (17:2: 1). На рис. 2 приведены денситограммы

модельной смеси алкалоидов группы опия, метадона и димедрола, который часто присутствует в моче наркоманов. Как видно на рис. 2. все исследуемые вещества четко разделены. Значения ЯГ х 100 хро-матографируемых веществ определяли как среднее арифметическое из 7 определений и вычисляли доверительные интервалы при Р*0,95. Нижний предел обнаружения для исследуемых опийных алкалоидов, метадона и димедрола составляет 200 нг/мл.

Сравнительное исследование индикаторов, используемых при анализе алкалоидов группы опия и метадона.

Для обнаружения и последующего количественного определения некоторых наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ важное значение имеет выбор оптимального индикатора. В соответствии с задачами работы было проведено сравнительное исследование при тождестве всех условий анализа главных из ранее предложенных индикаторов.

Для обнаружения исследуемых веществ на хроматографах использовали УФ-спектрометрию на длине волны 254 нм. Были также изучены некоторые общегрупповые реактивы: реактив Драгендорфа; реактив Марки; реактив Манделина; раствор иодплатината калия.

Наиболее чувствительным методом является УФ - облучение хро-матограмм при длине волны 254 нм. При этом пластина, у которой при изготовлении в сорбент был добавлен специальный флуоресцииру-ющий индикатор ( силикат цинка ), светится равномерным светло-зеленым цветом. Места, где находятся вещества, поглощающие в этой области спектра (в т.ч. исследуемые соединения), выглядят как розово - сиреневые пятна на зеленом фоне. Метод является хотя и высокочувствительным, но не специфичным, так как в этой области спектра поглощают многие другие лекарственные и даже эндогенные вещества и велика вероятность ложно-положительного результата.

Общегрупповые реактивы, содержащие комплексы тяжелых металлов - реактив Драгендорфа и раствор иодплатината калия - чувствительны к соединениям, содержащим третичный атом азота (часто в гетероцикле); более специфичны, но менее чувствительны.

Наиболее удачными для исследуемых веществ оказались реактивы, содержащие концентрированную серную кислоту, а именно, реактив Марки и реактив Манделина. Эти реактивы наносятся капельно на

хроматографическуи пластину по ходу хроматограммы (дорожкой) и, взаимодействуя с исследуемыми веществами, дают характерные окра иивания. При этом реактив Марки, взаимодействуя с алкалоидами опия, дает окрашивания с морфином - лилового цвета; с кодеином -сине-фиолетового цвета; с папаверином - винно-красного цвета, димедрол, который часто присутствует в кустарно изготовленных препаратах опия, окрашивается в ярко-желтый цвет. Реактив Манделина также дает окрашивания с алкалоидами опия, но они менее слецифич ны, однако метадон образует соединение ярко-синего цвета, что позволяет идентифицировать его в сложных смесях.

В дальнейшем использовали ультрафиолетовое облучение и реактив Марки, дагщий специфические окраски с опиатами, а реактив Манделина для детектирования метадона. Определяемый минимум для всех исследуемых соединений порядка 200 нг в миллилитре.

Изучение хроматографического поведения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в режиме обращенно-фазовой ТСХ на пластинах Сорбтон RP¡> и RP? S фирмы Merck.

Согласно литературным данным [ Березкин В.Г. с соавт. 1988 ) более 70% работ по ТСХ за рубежом выполнено на пластинах фирмы Merck . Поэтому работу по сравнению хроматографических характеристик отечественных пластин необходимо было провести на пластинах этой фирмы. Ниже приводятся характеристики пластин Сорбтон RP2 и RP2 FZ54 S Merck.

Сорбтон RPj RPZ Fg54 S фирмы Merck

Сорбент силикагель с привитой фазой Cj

Подложка полиэтилентере- стекло

фталат(лавсан) Зернение 5-17 мкм 5-6 мкм

Толщина слоя 120 мкм 250 мкм

Основное преимущество пластин Сорбтон RP2 состоит в том, что они могут использоваться в двух вариантах - для обращенно-фазовой ТСХ (с полярными элюентами) и нормально-фазовой ТСХ (с неполярными элюентами). Изменение порядка выхода исследуемых соединений позволяет увеличить надежность идентификации наркотиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях.

Обычно подвижная фаза, используемая в обращенно-фазовой хроматографии, содержит до 50 % органического растворителя [ Шатц В. Д. с соавт. 1988 J. Поэтому исследование зависимости значений Rf х 100 от состава подвижной проводили в системах вода - ацетонит-рил. вода - ацетон с различным соотношением компонентов, а также в отдельных растворителях.

В результате эксперимента выяснилось, что в воде все исследуемые соединения остаются на старте, в органическом растворителе они двигаются практически с фронтом подвижной фазы. 8 системах с соотношением компонентов 50:50 практически не делятся морфин и кодеин: наиболее приемлемыми являются системы с соотношением ацетонитрила и ацетона с водой для пластин Merck 80 : 20, а для пластин Сорбтон RPZ 60 : 40.

Однако при использовании этих систем несмотря на то, что удовлетворительное разделение было достигнуто, необходима была дополнительная оптимизация, связанная с образованием "хвостов" у исследуемых соединений. Это объясняется тем, что остаточные сила-нольные группы могут взаимодействовать по ионообменному механизму с соединениями, обладающими основными свойствами. Такое взаимодействие предотвращают путем добавления в алюент соединений с основными свойствами (диэтиламин, 25% аммиак). Лучшее разделение морфина, кодеина и метадона наблюдалось при добавлении в подвижную фазу 0,5 мл диэтиламина для пластин фирмы Merck. Для пластин Сорбтон RPZ лучшее разделение морфина, кодеина и метадона наблюдалось при добавлении в подвижную фазу 1.5 мл диэтиламина.

Таблица 2

Значения RfxlOO исследуемых соединений на пластинах различных фирм

Соединения Merck Сорбтон RPj RfxlOO ARf RfxlOO ¿Rf

Морфин Кодеин Метадон fffi: 85 25 s - • 8 ' 80 10 50 44 6 58 u

* метаболиты метадона

Как видно из таблицы 2 пластины отечественного производства по разделительным свойствам близки к химически модифицированным

пластинам на основе силикагеля с привитой фазой Cg фирмы "Merck", но экономически более выгодны из-за меньшего расхода органических модификаторов и более короткого времени анализа.

На рис. 2 также представлена нроматограмма и денситограмма модельной смеси на пластинах Сорбтон RP2; элюент - ацетонитрил -вода - диэтиламин в соотношении 60:40:1,5.

В выбранных оптимальных условиях разделения на пластинах Сорбтон RPZ в режиме обращенно - фазовой ВЭТСХ были проанализированы образцы мочи наркоманов. Результаты анализа показали, что образцы содержали еще два пятна. Необходимо было их идентифицировать и количественно определить. Согласно литературным данным ме-тадон в организме подвергается деметилированию с образованием соединений, которые спонтанно циклизуются в два важнейших метаболита: 2-этилиден -1. 5 диметил -3.3 дифенил - пирролидин (ЕДЦР) и 2 - этил - 5 метил - 3,3 дифенил - пирролидин (ЕМДР). У человека от 20 до 60 % дозы выделяется с мочой в течение 24 часов, причем около 33% в нативном виде, около 43% в виде ЕДЦР и на долю ЕМДР приходится от 5 до 10%. Результаты экспериментальных данных согласуются с литературными, согласно которым в нашем случае на долю неизмененного метадона приходится около 30%. а сумма метаболитов составляет около 50%.

Таблица 3

Результаты количественного определения метадона и его метаболитов в образцах мочи.

Определяемый компонент Содержание исследуемых соединений, рассчитанное по высотам пиков, мкг/м. Sep. 1 St

ЕДЦР Иетадон ЕМДР RfxlOO 1 2 3 4 5 6 7 1,94 3,31 2,07 0,04 0,05 0, 04

36 40 45 1,97 1,94 2,00 1.97 1,90 1,91 1,90 3,47 3,36 3,20 3.40 3.20 3,25 3,22 2,13 2,08 2,18 2,13 2.01 2,00 1,96

Хвомлормжы и домтогромхы мцклью« смеем алкалоидов гоутты orea, дю.клрога » итвддаа СорвпжКР, Сср&пм+тг

ч

CZ

СорвгоиЯР,

О

!

Соединения:

1 . Морфин

2. К слав и м

3. Димедрол

4. метадон

Злюонты: t. II

Этилвцвтат 1 7

Этвмол 2

2в% аммиак 1 III - Ацвтонитрил во вода -«О

Диетиламин 1.6

П poGer рАстаоритоля - Т см ОСН«руЖ9МИв УФ (^„.««г&Дмм)

Денситометр Shlmadzu CDS-92Q

III

« «

« «а

4» Ok

Оценка разделительной способности TGX -пластин на основе силикагеля.

При сравнении разделительной способности пластин на основе силикагеля производства России и Чехии использовали морфин, кодеин, папаверин и метадон. Наряду с величинами Rf х 100 использовали разницу значений Ri х 100 для двух соседних компонентов на хроматографической пластине (ARf х 100). В работе { Березкин В. Г. с соавт. 1984 г.] в качестве критического критерия для разделения веществ даются значения ARf х 100 равные 5. С использованием этого критерия нами было установлено, что при равных условиях ( состав элюента, насыщение камеры парами, длина пробега фронта растворителя ) разделительная способность отечественных пластин на основе силикагеля Сорбфил, Сорбтон RP2 и Сорбтон - Диол существенно выше, чем пластин Силуфол ( Чехия ), за счет более мелкого зернения силикагеля.

Таблица 4

Значения величин Rf х 100 и Л Rf исследуемых соединений на пластинах с различным типом поверхности в 3-х системах растворителей.

I толуол - ацетон - этанол - 25% аммиак (45: 45: 7, 5: 2, 5)

II этилацетат - метанол - 25% аммиак (17 : 2 : 1)

III бензол - этанол - диэтиламин (95 : 5 : 2 )

Тип пластин -Исследуемые-вещества Системы р; 1створителей II III

RfXlOO т RfxlOO ¿Rf RfxlOO ARf

Сорбтон* RPg Морфин Кодеин Метадон 1°2 \1 72 30 13 i3 26 78 ' 12 4 56 «

Сорбтон* -Диол Морфин Кодеин Метадон а 50 76 32 st 80 46 20 Л 60 40

Сорбфил» Морфин Кодеин Метадон 18 8 26 " 82 jC 22 j о 80 14 52 38

Силуфол** Морфин Кодеин Метадон. 22 6 28 S6 • 84 56 20 8 28 80 ъг 12 < 16 4 0 56 40

« длина пробега фронта растворителей - 7 см »» длина пробега фронта растворителей » 12 см

Количественное определение наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях методом ТСХ

При диагностике острых отравлений и в судебно - химических исследованиях требуется определить концентрацию вещества в 1 л биологической жидкости или на 1 кг органа трупа, чтобы оценить степень интоксикации организма. Поэтому необходимо было разработать методики количественного определения исследуемых соединений.

Содержание морфина, кодеина, папаверина и метадона определялось методом абсолютной градуировки. На основе экспериментальных данных составлено описание методики количественного определения исследуемых соединений и даны градуировочные графики для каждого из них. Определены метрологические характеристики методики: правильность по способу "введено - найдено": воспроизводимость - путем статистической обработки результатов для п - 4, Р - 95%, Мр, О » ¿.78. Относительная ошибка определения для морфина не превышает ± 3,48%, для кодеина ± 2,16, папаверина ± 3,44%, для метадона 1 3,73%. Методика была использована для установления Фактического содержания наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в образцах мочи наркоманов.

Разработка схемы выделения из биологических жидкостей алкалоидов группы опия и метадона .

Основная и наиболее важная, а в некоторых случаях и решающая стадия подготовки образца - это отделение определяемого соединения из -Экологической матрицы. При выборе методов выделения и определения необходим учитывать такие физико-химические характеристики анализируемых соединений, как липофильность, величина рКа, растворимость в водных и органических средах, значение ди-польного момента, устойчивость к действию света, температуры, кислорода, рН среды, спектральные характеристики.

Поскольку моча является наиболее распространенным объектом исследования на лекарственные, наркотические и токсические соединения и наиболее простым для анализа вследствие низкого содержа-

ния белковых компонентов, в нашей работе мы использовали именно этот объект.

Наиболее распространенным методом изолирования наркотических. лекарственных и токсических веществ из биологических жидкостей остается жидкость-жидкостная экстракция. Унифицированные методики выделения лекарственных соединений из биологических объек тов практически отсутствуют, а существующие общие, схемы обладают рядом недостатков.

Согласно литературным данным, для извлечения алкалоидов опия в качестве экстрагентов используются чаще всего диэтиловый эфир и хлороформ, а также смеси растворителей, например смеси га-логенэамещенных углеводородов ( хлороформ, дихлорметан, дихлорэтан) с полярными экстрагентами ( изопропанол, н-бутанол ) в различных соотношениях: Поэтому на первом этапе нашего исследования было проведено сравнительное изучения полноты извлечения морфина, кодеина и метадона из мочи смесью хлороформ - изопропанол о различных соотношениях. Растворители хлороформ и изопропанол были выбраны из-за их доступности и относительно малой токсичности. Был изучен на модельной смеси выход исследуемых веществ по методике, приведенной ниже, с использованием в качестве экстрагента хлороформа, смеси хлороформ - изопропанол 95 : 5 и смеси хлороформ - изопропанол 90 : 10. Концентрацию искомых веществ определяли по градуировочным кривым. Результаты исследования приведены в табл. 5

Таблица 5

Влияние концентрации изопропанола в экстрагенте на выход исследуемых веществ

Выход ( % )

Исследуемые вещества Концентращ 1Я изопропанола ( % ) 10

Морфин Кодеин Метадон 98 62 82 97 75 85 96 92 92

Метаболиты метадона частично экстрагируются эфиром при рН=1-2, при этом в водном слое, используемом для выделения алкалоидов и метадона при рН - 8 - 9 и, соответственно, в экстракте

из подщелоченной мочи уменьшается концентрация метадона.

Поэтому, г;ри целенаправленном исследовании биологической жидкости на алкалоиды опия к иетадон, экстракция диэтиловым эфиром при рН-1-2 не проводится. Морфин является амфолитом, величины рКа1 - 9,9 и рКсс -8,0, рКа кодеина »8,2; рКй папаверина - 5,0 ; рКа метадона - Г», б. Оптимальное значение рН водной фазы, при котором происходит максимальная экстракция исследуемых веществ в органический растворитель, определяется формулой рН - рК^ 1 2.

Следовательно, максимальная степень извлечения для морфина достигается в интервале рН от 6,0 до 7,9, однако в этом же интервале рН лежит и изоэлектрическая точка белков, при которой они также экстрагируются в органический растворитель и органический экстракт получается загрязненным. Поэтому для максимальной экстракции морфина предложено экстрагировать биологические жидкости при рН - 8,5 - 9., но рКд метадона - 8,6, а рК^ кодеина - 8,2 и оптимум рН для максимальной экстракции этих веществ лежит в интервале 10,5 - 11. Хотя в методических рекомендациях указано, что для проведения исследований на наркотические вещества минимальный объем мочи должен быть не менее 200 ил. практически пациенты сдают 50 - 80 мл, а часто и до 20 мл мочи. В этих случаях перед исследователем стоит задача максимального извлечения всех искомых веществ из одной порции мочи.

Ниже представлена разработанная нами схема выделения исследуемых веществ из объекта ( схема 1 ), в которой достигается максимальная степень извлечения исследуемых веществ при следующих условиях: объем мочи - 20 мл; двукратная экстракция равным объемом экстрагента; экстрагент - хлороформ - изопропанол ( 9:1 ); 1-ая экстракция при рН - 8,5-9, 2-ая экстракция при рН - 11-12.

Схема 1

(-—, Подщелачивание

| Моча 20 мл | 25% аммиак 1-1 рН 8-9

| Хлорофори-изопро-| Встряхивание 60 колеб/мин - 5 мин, центрифу-| панол (9:1) 20мл | гирование 4000 об/мин -10 мин, декантация.

I—;—---'-1

| Хлороформный слой | фильтрование через безводный сульфат натрия

Водный слой сброс

| Водный слой |

Подщелачивание №0Н конц. рН 11-12

-, Встряхивание 60 колеб/мин - 5 мин,

Хлороформ-иэопро-| центрифугирование 4000 об/мин - 10 панол (9:1) 20мл | мин, декантация.

—.-1

Хлороформный слой|- фильтрование через '-.-1 безводный сульфат натрия

т

-1

| Экстракт 8-9 + 11-12

Хроматографическое исследование

Разработка методик идентификации и количественного определения наркотических анальгетиков методом ВЗЖХ.

Определение оптимальных условий хроматографического разделения алкалоидов группы опия основывается на исследовании хроматографического поведения при применении подвижных фаз разных составов. Согласно литературным данным наиболее часто для определения алкалоидов группы опия в биологических жидкостях используют градиентное элюирование на обращенно-фазных сорбентах. Однако элюирование в изократическом режиме имеет ряд преимуществ перед градиентным: хорошая воспроизводимость, особенно после сиены колонки, удовлетворительное.разделение большого числа проб и, самое важное, высокая стабильность нулевой линии детектора.

Изучена зависимость факторов емкости анализируемых веществ от концентрации аммиачно - фосфатного буферного раствора, используемого при приготовлении подвижной фазы. Факторы емкости рассчитывали по формуле _ I) - Ьй где Ц - время удерживания К - -, анализируемого соединения

10 - время появления на хроматограмме пика " растворителя"

I В.Д.Шатц с соавт. 1988 г.]. Было установлено, что концентрация буфера 0,05 или 0,1М существенно не влияет на фактор емкости, в дальнейшем использовали 0,1 М аммиачно - фосфатный буферный раствор. Для дальнейшего изучения условий разделения исследуемых веществ необходимо было выбрать концентрацию органического модификатора (ацетонитрила). Были исследованы элюенты с различным содержанием ацетонитрила (35, 40, 45, 50%). При содержании ацетонитрила в подвижной фазе 45 и 50% морфин и кодеин практически не удерживались. При концентрации ацетонитрила 40% морфин практически не удерживался, а кодеин имел приемлемое время удерживания. При уменьшении содержания ацетонитрила в подвижной фазе до 35% наблюдалось оптимальное разделение компонентов исследуемой смеси. При исследовании разделения двух компонентов на хроматограмме и его оценке важным параметром является расширение (РЫ, которое рассчитывается по формуле [В.Д.Шатц с соавт. 1988 г.] и определяется как отношение расстояния между максимумами двух соседних пиков к среднему арифметическому их ширины по нулевой линии 1 а - 1 К

1?Б - — * - * - * N

4 а 1+ й' При полном расширении пиков Рб « 1. Основную роль в данной ситуации играет коэффициент разделения (сО, который необходимо предельно увеличивать при помощи соответствующего подбора подвижной и неподвижной фаз и условий разделения. К - градуировочный множитель, который расчитывается по формуле:

Сх « V

К - -. где

^ х 100

Сх - содержание стандартного.образца во вводимой пробе (г),

V - объем вводимой пробы (мкл),

Бц - площадь пика стандартного образца (отн. ед.)

Внутренний стандарт - раствор налорфина 1 мг/мл; V - 10 мкл

В табл.6 представлены данные основных хроматографических параметров для модельной смеси исследуемых соединений.

Таблица 6

Основные хроматографические параметры разделения модельной смеси алкалоидов опия на сорбенте гогЬах ОББ (5 мкм) I Подвижная фаза - 0,1М аммиачно-фосфатный буферный раствор рН 5,8 с ацетонитрилом в соотношении 65:35 ]

Анализируемые соединения К й

Морфин Кодеин Папаверин 0,54 1,80 5,71 1.0 3, 33 2. 33 1,24 4,90

Как видно из табл. 6. разрешение пиков и удерживание исследу емых соединений приемлемо для практического использования метода

Количественное определение в биологических жидкостях прово дили методом внутреннего стандарта. В качестве внутреннего стан дарта использовали раствор налорфина концентрации 20 мкг/мл.

Точность и воспроизводимость разработанной методики определялась на модельных смесях. Относительная ошибка определения мор фина не превышает * 1,93%, кодеина 2, 73Ж, папаверина ± 2,51 %.

Сочетание адсорбционного и распределительного вариантов ТСХ для расширения информационной- возможности и надежности идентификации наркотических анальгетиков.

• " - » -' • " " Таблица У

Сочетание адсорбционного и распределительного вариантов ТСХ в анализе наркотических анальгетиков на пластинах Сорбтон.Ярк .

Название соединения Значение Щ х 100 Окраска пятен

адсорбционный распределительный

Метадсн 80 50 ярко-синий »*

Морфин 14 80 лиловый *

Кодеин 28 70 сине-фиолетовый*

Папаверин 76 44 красно-фиолетовый*

Димедрол 72 36 желтый *

* - реактив Марки - 1% раствор формалина в НгБ04

«» - реактив Манделина 0,5 % раствор ванадата аммония в Нг504

Как видно из табл. 7, изменение порядка выхода позволяет идентифицировать эти вещества с большей достоверностью и служит дополнительным фактором надежности идентификации этих соединений.

От сопоставления результатов аналитических стадий исследования биологических образцов со сведениями справочно - информационного характера в значительной степени зависит обоснованность и полнота выводов химика - токсиколога. При этом необходимо четко представлять, что использование одной, пусть даже весьма информативной методики не позволяет в большинстве случаев при исследовании биологических объектов решать задачи диагностического и идентификационного характера. Если метод ТСХ применяют на стадии скринингового исследования или в случае отсутствия в распоряжении химика - токсиколога другого хроматографического оборудования , то метод ВЗХХ является подтверждающим при производстве экспертиз. В небольших лабораториях, где отсутствуют приборы для проведения подтверждающих исследований < ВЗХХ и ГЖХ ) можно использовать для подтверждения скрининговых результатов анализа образцов мочи наркоманов в адсорбционном варианте ТСХ на пластинах Сорбтон РР2 и Сорбтон - Диол распределительный вариант ТСХ на пластинах Сорбтон Г?Рг. Последовательность применения методов и методик и выявление на этой основе диагностических и идентификационных признаков наркотических веществ зависит от характера решаемых вопросов. Ниже представлена разработанная нами комплексная схема идентификации наркотических анальгетиков в биологических жидкостях ( схема 2 )

схема выделения

образец

адсорбционный вариант ТСХ

распределительный вариант ТСХ

адсорбционный вариант ТСХ

адсорбционный вариант ТСХ

пластины Сорбтон ЙРг.

метод ОФ-ТСХ

метод ТСХ

пластины Сорбтон-Диол

пластины Сорбфил

метод ОФ-ВЗЖХ

Таким образом, разработанная нами схет комплексного исследования наркотических анальгетиков в биологических жидкостях определяет общее направление исследования с учетом применяемых методов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

Основной задачей работы являлось комплексное исследование хроматографическими методами ( ТСХ и ВЖХ ) некоторых наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ с целью создания методик, доступных химико - токсикологическим лабораториям.

1. Установлены оптимальные условия разделения практически значимых наркотических анальгетиков н им сопутствующих веществ в режиме адсорбционной тонкослойной хроматографии на отечественных пластинах Сорбтон RP2 и Сорбтон - Диол.

2. Исследованы особенности хроматографического разделения наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в режиме распределительной тонкослойной хроматографии на пластинах RPZ F254 S фирмы Merck и отечественных пластинах Сорбтон RP2. Установлено, что отечественные пластины Сорбтон RP2 по разделительным свойствам близки к пластинам RP2 F254 S фирмы Merck, но требуют меньшей концентрации органического модификатора в составе подвижной фазы.

3. Проведен сравнительный анализ характеристик пластин массового применения на основе силикагеля. Установлено, что отечественные пластины Сорбтон RP2, Сорбтон - Диол и Сорбфил по разделительным свойствам существенно лучше пластин чешского производства (Силуфол).

4. Разработана методика идентификации и количественного анализа наиболее распространенных наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ методом ТСХ. Относительная ошибка определения морфина не превышает t 3,48 %, кодеина t 2,16 %, папаверина ± 3, 44 %, метадона ± 3, 43 %.

5. Разработана методика количественного определения методом ТСХ опийных алкалоидов, метадона и его метаболитов в биологических жидкостях на отечественных пластинах Сорбтон RP2 и Сорбтон -Диол.

6. Проведены исследования по оптимизации условий хроматогра-

Фического разделения методом ОФ-ВЗЖХ смеси алкалоидов опия (морфина, кодеина, папаверина). Установлены значения коэффициентов емкости, селективности и разделения для модельной смеси исследуемых соединений.

7. Предложена методика качественного и количественного анализа морфина, кодеина и папаверина в биологических жидкостях методом ЕШХ. Относительная ошибка определения морфина не превышает е 1.93Ж, кодеина ± 2,71 %, папаверина ± 2,51 %.

8. Усовершенствован метод выделения исследуемых веществ из биологических жидкостей, заключающийся в том, что из ограниченного объема аналита при различных значениях рН дважды проводится жидкость-жидкостная экстракция .

9. В результате проведенных исследований предложен комплексный метод идентификации и количественного определения наиболее распространенных наркотических анальгетиков и им сопутствующих веществ в биологических жидкостях на основе гибридизации двух методов ТСХ (адсорбционный и распределительный варианты) на отечественных пластинах Сорбтон РР2 и Сорбтон - Диол и ОФ-ВЭЖХ, который обеспечивает необходимый контроль надежности полученных данных.

1

Основные положения диссертационной работы были представлены в следующих публикациях:

Журнал Судебно - медицинская экспертиза N 4 с. 24-26 М 1995 -

Определение метадона в биологических жидкостях методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии.

Сб. научных трудов." Актуальные проблемы фармации. Биологическая доступность. М. 1981 с. 42 - 44

Определение границ обнаружения некоторых лекарственных соединений в биологическом материале при использовании ТСХ - скрининга.

Журнал Судебно - медицинская экспертиза N 3 с. 30-32 М. 1995

Сочетание хроматографических методов анализа при определении наркотических анальгетиков в биологических жидкостях.

Тезисы докладов VII Всероссийского симпозиума по молекулярной жидкостной хроматографии Москва. 1996г. с. 16

" Определение наркотических анальгетиков в биологических жидкостях методом ТСХ"

Республиканская Научно-техническая конференция " Использование современных методов при проведении экспертных исследований" Москва 1995.-

" Определение метадона и его метаболитов на ТСХ-пластинах разных типов поверхностей".

/'/. .с •-/

ЫГЗШП. Ротапринт, изд. 205, т. 75, зак. 1665 - 1996