Исследование биологического материала на металлические яды дробным методом

Обновлено: 21.09.2024

При исследовании биологического материала на наличие «металлических ядов» анализу подвергают органы трупов (печень, почки, желудок с содержимым и др.), биологические жидкости (кровь, моча), пищевые продукты и другие объекты.

Количество исследуемого материала, необходимое для каждого анализа, зависит от общей массы объекта, поступившего на исследование, и от обстоятельств дела. Если из материалов дела известно, что умерший после отравления «металлическими ядами» еще жил долгое время, в течение которого вещество, вызвавшее отравление, хотя бы частично могло выделиться из организма, а также при наличии данных о том, что умершим была принята небольшая доза яда, то на исследование по возможности берут большее количество биологического материала. При отсутствии таких данных на исследование берут пробы по 100 г биологического материала.

Каждую пробу биологического материала минерализуют раздельно, не допуская смешивания этих проб. Если на химико-токсикологический анализ поступили относительно большие навески органов трупов или пищевых продуктов, то на исследование можно брать несколько порций каждого объекта (массой по 100 г) и каждую порцию разрушать отдельно. Затем соединять минерализаты, полученные из одного и того же объекта.

Если же на анализ поступают малые количества объектов, то для исследования на наличие «металлических ядов» может быть использован биологический материал, из которого ранее были отогнаны летучие яды с водяным паром. Такой биологический материал содержит большое количество воды, мешающей минерализации. При наличии большого количества воды в объекте трудно создать соответствующую концентрацию кислот-окислителей, необходимых для минерализации. Поэтому перед минерализацией из объектов удаляют основную массу воды упариванием на водяной бане. Так же поступают и с другими объектами (моча), богатыми водой. Их упаривают до небольшого объема, а затем проводят минерализацию находящихся в них органических веществ.

На исследование могут поступать органы трупов, консервированные этиловым спиртом. При минерализации биологического материала, содержащего этиловый спирт, может произойти загорание спирта. Это обстоятельство особенно нужно учитывать при минерализации биологического материала хлорной кислотой и ее смесями с другими кислотами, а также при минерализации биологического материала хлоратом калия КClО ₃ и соляной кислотой или пергидролем и серной кислотой. К биологическому материалу, консервированному этиловым спиртом, прибавляют раствор карбоната натрия, хорошо перемешивают и на водяной бане, нагретой не выше 50 °С, отгоняют этиловый спирт. После отгонки спирта приступают к минерализации биологического материала.

Меры предосторожности при минерализации. При любом способе минерализации из-за несоблюдения мер предосторожности возможно выбрасывание горячих кислот из колб. В результате этого могут быть поражены глаза, кожа лица и рук или повреждена одежда этими кислотами. Ввиду возможного взрыва при минерализации биологического материала хлорной кислотой, пергидролем, хлоратом калия требуется особая предосторожность. Поэтому приступать к разрушению биологического материала любым методом можно только после ознакомления со свойствами применяемых кислот.

При разрушении биологического материала по соответствующим методикам необходимо пользоваться защитными очками, предохраняющими глаза от попадания горячих кислот и осколков стекла при взрыве содержимого колб.^ Разрушение биологического материала необходимо производить в вытяжных шкафах с хорошей тягой.

Приступая к минерализации биологического материала, необходимо убедиться в том, что кислоты и другие применяемые для этой цели жидкости не содержат примесей соединений металлов, имеющих токсикологическое значение.

При использовании любых методов минерализации биологического материала недостаточно чистые кислоты-окислители могут загрязнять минерализаты соединениями металлов, которые отсутствовали в исследуемых объектах и не были причиной отравления. Учитывая то, что для каждого метода разрушения биологического материала применяются большие объемы кислот, общее количество примесей металлов в минерализатах может быть значительным. Эти примеси металлов могут быть обнаружены при исследовании минерализатов с помощью соответствующих реакций и послужить основанием для ошибочного заключения о наличии «металлических ядов» в биологическом материале.

Чтобы исключить указанную ошибку при химико-токсикологическом анализе, для минерализации биологического материала необходимо применять кислоты, свободные от примесей соединений металлов, имеющих токсикологическое значение. Если степень чистоты кислот и пергидроля, применяемых для минерализации, неизвестна, то проводят «холостой» опыт. С этой целью кислоты-окислители и другие жидкости (пергидроль и др.) берут в таких количествах, в которых они применяются для минерализации биологического материала, и поступают так, как указано в соответствующих методиках разрушения органических веществ. Только при отрицательных реакциях полученных жидкостей на наличие соединений металлов, имеющих токсикологическое значение, делают вывод о пригодности соответствующих кислот для минерализации биологического материала.

Дробный метод анализа «металлических ядов».

Дробный метод предусматривает определение одних ионов металлов в отдельных небольших порциях исследуемого раствора в присутствии других без их предварительного разделения на группы, что достигается использованием соответствующих аналитических приемов и проведением анализа по определенной схеме, в которой обозначена последовательность обнаружения ионов.

Дробный метод предполагает обнаружение искомых ионов в 2 этапа:

Вначале устраняется влияние мешающих ионов с помощью соответствующих приемов и реактивов
Затем, на втором этапе — прибавляют реактив, дающий какой-либо аналитический сигнал (окраску, осадок и др.) с открываемым ионом.

Дробный метод анализа особенно удобен в случаях с «лимитированными заданиями», т.е. когда задача эксперта ограничена заданием провести исследование только на определенные ионы или исключить тот или иной ион.

Таким образом, дробный метод вполне удобен и экономичен, как нельзя лучше подходит для решения практических задач судебно-химической экспертизы.

Специфические особенности судебно-химического анализа на металлические яды:

Необходимость выделения из большого количества биологического объекта малых количеств (мг-мкг) веществ, которые могли послужить причиной отравления.
Необходимость исследования на сравнительно большую группу ядов (13 элементов), обладающих некоторой общностью химических свойств (d-элементы).
Специфический характер объектов исследования. Ими чаще всего являются внутренние органы трупа, которые могут содержать в качестве естественных почти все химические элементы, известные как «металлические яды» (за исключением Ba, Bi, Sb, Tl).
Поэтому всегда встает вопрос о количественном определении. Данные количественного анализа позволяют судебно-медицинским экспертам решать вопрос, являются ли найденные металлы введенными в организм или естественно содержащимися.

Учитывая специфические особенности судебно-химического анализа А.Н.Крылова при разработке дробного метода предъявила ряд требований, чтобы анализ был достаточно быстрым, надежным и экономичным.

Дробный метод анализа. Требования:

1. Должна быть возможность сочетания качественного и количественного определения в одной навеске исследуемого органа на все токсикологически важные элементы (за исключением ртути, которая определяется в отдельной навеске навеске специфическим деструктивным методом).

3. Реакции должны быть высоко специфичными, чтобы определять катион в присутствии других. Однако абсолютно специфичных реакций очень мало, поэтому необходимо создавать селективные условия и устранять мешающее влияние посторонних ионов.

Для этого разработаны следующие приемы:

маскировка мешающих ионов. Осуществляется путем введения комплексообразователей, применения окислительно-восстановительных реакций и др.;
строгое соблюдение определенных значений рН среды при проведении реакций;
селективная экстракция металлов в органический растворитель в виде комплексов или ионных ассоциатов с последующей реэкстракцией ионов металлов в водную фазу.

4. Реакции должны быть высокочувствительны, но не должны открывать естественно содержащиеся количества элементов. Поэтому для выполнения реакций на отдельные катионы объем минерализата строго лимитирован. Кроме того, применяют прием разбавления минерализата до пределов чувствительности реакции. При этом снижается влияние мешающих ионов и концентрация кислот, исключается обнаружение большинства естественно содержащихся элементов.

5. Методики, разработанные для обнаружения «металлических ядов» быть простыми, доступными, а их проведение не требовать больших затрат времени на анализ, и дорогостоящего оборудования и реагентов.

Таким, образом, А.Н.Крылова рассматривает дробный метод обнаружения «металлических ядов» как сумму отдельных наиболее характерных и чувствительных реакций на катионы. Дробный метод разработан на 13 наиболее важных в токсикологическом отношении элементов. Он обязательно сочетается с параллельно проводимым частным методом обнаружения и количественного определения иона ртути после деструкции отдельной навески биоматериала.

При составлении схемы проведения дробного анализа необходимо учитывать ограниченную специфичность отдельных реакций:

Чувствительность реакций на хром и марганец снижается при большом количестве в минерализате хлорид-ионов, поэтому исследование на хром и марганец рекомендуется проводить до осаждения Аg в виде АgCl с помощью NaCI.
Обнаружению мышьяка мешает присутствие в минерализате катионов сурьмы, в связи с чем исследование на сурьму предшествует анализу на мышьяк.
Большие количества меди мешают обнаружению сурьмы по реакции образования её сульфида Sb2S3 (черный осадок CuS маскирует оранжевую окраску Sb2S3). Следовательно, в ряду катионов по схеме дробного анализа медь должна стоять раньше сурьмы.

Дробный метод анализа. Маскировка ионов.

Маскировка является одной из важнейших операций в дробном анализе.

Маскировка — это процесс устранения влияния мешающих ионов находящихся в сложной смеси, для обнаружение искомых ионов. При маскировке мешающие ионы переводят в соединения, которые теряют способность реагировать с реактивами на искомые катионы.

Приемы, используемые с целью маскировки:

переводят мешающие ионы в устойчивые комплексы
изменяют валентность металлов при помощи окислителей и восстановителей
изменяют рН среды и др.

Основной способ маскировки в ХТА — комплексообразование. Для использования этого приема подбирается такой реактив, который с мешающими ионами образует бесцветные прочные комплексы, не способные реагировать с основным реактивом на искомый ион.

Например, обнаружению ионов кадмия по реакции с сероводородом осадок CdS имеет ярко-желтую окраску) мешают ионы меди (осадок CuS имеет черное окрашивание). Для маскировки ионов меди прибавляют раствор цианида щелочного металла, при этом образуется бесцветный комплексный ион

[Сu (CN)₄] 2- . Реакция меди с сероводородом не пойдет.

Можно использовать и обратный прием — демаскировку ионов — это процесс освобождения ранее замаскированных ионов от маскирующих реагентов. В основном она осуществляется разложением полученных комплексных соединений. В результате ранее замаскированные ионы восстанавливают способность вступать в реакции с соответствующими реактивами.

Дробный метод анализа. Реактивы, применяемые для маскировки.

Цианиды (CN-)- образуют комплексы с Со, Сu, Zn, Fe, Cd, Hg, Ag. Цианиды применяются достаточно широко, при необходимости можно легко провести демаскировку ионов. Главное требование: их нельзя прибавлять к кислым растворам, т.к. может произойти разложение солей с выделением легко летучей синильной кислоты.
Фосфаты (PO43-) — применяются для связывания ионов Fe (III) при исследовании на Мn, Сr, Си.
Тиосульфаты(S2O82-) — применяются для маскировки ионов Cd (II) при анализе на Zn, a также Ag, Pb, Fe (III),Cu и др. ионы.
Тиомочевина((NH2)CS) — применяется для маскировки ионов Bi, Fe (III), Sb, Hg, Ag и др., с которыми образует прочные внутрикомплексные соединения.
Используются также фториды, трилон Б, кислота лимонная и её соли цитраты, кислота винная и её соли тартраты и др. комплексообразователи.
Гидроксиламин и кислота аскорбиновая используются для маскировки как восстановители.

Дробный метод анализа "металлических ядов".
Применение органических реагентов.

В дробном методе анализа широко применяются различные органические реагенты:

В основном, образуются окрашенные комплексные соединения или ионные ассоциаты. Ионные ассоциаты (ионные пары) представляют собой не полностью диссоциированные солеобразные соединения, образующиеся в результате ассоциации противоположно заряженных ионов, при этом характер связи колеблется от ионной (электростатической) до ковалентной.

А.Н. Крылова. Исследование биологического материала на металлические яды дробным методом. М., «Медицина», 1975.

библиографическое описание:
А.Н. Крылова. Исследование биологического материала на металлические яды дробным методом. М., «Медицина», 1975. / Швайкова М.Д., Ольсберг Л.А., Краснова Р.Р. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1976. — №4. — С. 52-53.

код для вставки на форум:

Монография А.Н. Крыловой «Исследование биологического материала на металлические яды дробным методом» издана в 1975 г. и содержит 99 с. текста, включающего 6 таблиц с цифровыми данными, схему дробного метода анализа и 15 микрофотографий кристаллов, продуктов взаимодействия некоторых катионов с реактивами. В монографии после небольшого введения рассмотрены следующие вопросы: теоретические основы дробного анализа на «металлические» яды; подготовка объектов (внутренние органы трупа) для исследования; методики качественного обнаружения и количественного определения 13 наиболее важных в токсикологическом отношении элементов (ртуть, свинец, барий, марганец, хром, серебро, медь, сурьма, таллий, мышьяк, висмут, кадмий, цинк) при судебно-химических исследованиях. Монография заканчивается небольшим разделом, посвященным исследованию биологических жидкостей на «металлические» яды.

Рассматривая теоретические основы дробного анализа на «металлические» яды, А.Н. Крылова перечисляет основные особенности судебно-химического исследования внутренних органов трупа человека, излагает сущность разработанного ею для целей судебно-химического исследования дробного анализа, методы и приемы для выбора специфичных, надежных и чувствительных реакций обнаружения отдельных катионов, устранения мешающего влияния посторонних веществ и в первую очередь широко распространенных в органах человека железа и меди. Автор показывает границы обнаружения естественно содержащихся элементов в печени трупа человека с помощью дробного метода, сопоставляя эти границы с естественным содержанием элементов в печени и почках по данным А.И. Войнара (1962) и собственным исследованиям.

Для всех 13 токсикологически важных катионов достаточно подробно излагаются методики их качественного обнаружения, количественного определения с характеристикой и судебно-медицинской оценкой результатов исследования.

В основу этой монографии положен ряд (более 50) исследований автора, опубликованных в виде статей и методических писем и уже ставших достоянием судебнохимической практики, а также материалы диссертации на соискание ученой степени доктора фармацевтических наук (1970).

Разработав методики дробного анализа на мышьяк и соединения металлов, А.Н. Крылова внесла в токсикологическую химию теоретически и практически ценный вклад. До ее работ в химико-токсикологическом анализе использовали классический систематический или, как его часто называют, сероводородный метод анализа. По отношению к большинству токсикологически важных катионов данный метод малочувствителен, требует много времени, не дает возможности совместить качественный анализ на тот или иной катион с его количественным определением из одной и той же навески объекта исследования. Этот метод перестал удовлетворять практических работников, и теоретически применение его не оправдано.

Поэтому разработка дробного метода анализа на «металлические» яды является одним из достижений советской токсикологической химии.

Четко описанные в монографии методики качественного обнаружения и количественного определения с их судебно-медицинской оценкой полезны не только экспертам-химикам, но и химикам смежных областей (промышленно-санитарная, ветеринарная), связанным с необходимостью исследовать биологический материал, главным образом животного происхождения, на наличие соединений мышьяка, ртути и т. п. Дробный метод анализа на «металлические» яды включен в учебник по токсикологической химии и преподается во всех фармацевтических вузах нашей страны.

Схема качественного дробного анализа на «металлические» яды (с. 14—17) дает возможность легко вписать в нее исследования на новые в токсикологическом отношении вещества, что А.Н. Крылова успешно делает.

Книга имеет и некоторые недостатки. Так, отсутствие списка литературы и ссылки на методические письма обедняет монографию; недостаточно обосновано утверждение автора, что дробный метод разработан по отношению к минерализату, полученному путем разрушения биологического материала двумя методами: серной и азотной кислотами и серной, азотной и хлорной кислотами. Было бы полезно дать рисунки некоторых приборов, необходимых для химико-токсикологического анализа, но которые не производятся серийно (прибор для определения мышьяка по Зангер—Влеку, для аргентометрического определения мышьяка и др.). Желательно также включить в книгу материалы по исследованию биологического материала на такие элементы, как селен, теллур, олово, железо, молибден, бериллий, никель, кобальт, литий, ванадий, на которые расширяются исследования по общей схеме анализа, а в разделе, посвященном мышьяку, изложить более подробно вопросы исследования других объектов, кроме внутренних органов, и особенности исследования эксгумированных трупов. Не описана методика проверки чистоты реактивов дробным методом на элементы, которые могут присутствовать в них. В книге имеются опечатки, неточные выражения, ошибки в формулах.

Несмотря на указанные замечания, монография А.Н. Крыловой заслуживает высокой оценки, появление ее своевременно, она принесет пользу химикам-экспертам в их ответственной работе.

Нужно надеяться, что издательство «Медицина» переиздаст книгу А.Н. Крыловой, тираж которой всего 5000 экземпляров.

Швайкова Мария Дмитриевна

Заслуженный деятель науки РСФСР, доктор биологических наук, профессор.

Родилась в Москве, в семье служащего. После окончания средней школы работала в детском саду руководителем, училась в педагогическом институте и народном университете. В 1921 г. откомандирована для обучения на химико-фармацевтический факультет 2-го Московского государственного университета, который в 1929 г. окончила по специальности «химик-аналитик» («химик-аналитик – судебный химик»). Одновременно с обучением в университете посещала курсы по подготовке научно-технических экспертов (при НКВД).

Ученица профессора А.В. Степанов, основоположника отечественной судебной химии. В феврале 1930 г. по рекомендации профессора А.В. Степанова М.Д. Швайкова была направлена в Центральную судебно-медицинскую лабораторию г. Москвы, преобразованную в 1932 г. в НИИСМ МЗ СССР, где она проработала до 1958 г. сначала в должности лаборанта, затем судебного химика, ст.н.с. и заведующей судебно-химическим отделом. На протяжении всех лет работы в этой организации преподавала на кафедрах органической химии в I ММИ им. И.М.Сеченова и Московском инженерно-экономическом институте, проводила занятия на объединённых курсах научных экспертов, командного состава милиции и уголовного розыска.

В 1935 г. защитила кандидатскую диссертацию на тему: «Микрохимическое открытие кокаина при судебно–химических исследованиях» (научный руководитель – профессор А.В. Степанов). В 1945 - докторскую (на соискание ученой степени доктора биологических наук) по теме «Аконит и аконитин в судебно-химическом отношении» (научный консультант – профессор А.В. Степанов).

В сентябре 1937 г. организовала кафедру судебной химии в Московском фармацевтическом институте, которую возглавляла до 1977 г.

С 1937 г. и до конца жизни руководила организованной ею кафедрой токсикологической химии. До 1959 г. одновременно возглавляла судебно-химический отдел Научно-исследовательского института судебной медицины. Как химик-эксперт принимала участие в работе Государственной комиссии по расследованию злодеяний немецко-фашистских захватчиков на территории СССР. Свыше 40 лет посвятила научной, педагогической и экспертной деятельности. Ею написан учебник по токсикологической химии для студентов фармацевтических вузов, который выдержал три издания, переведен на иностранные языки. Много внимания уделяла подготовке научных, педагогических и практических кадров в СССР, Болгарии, Польше, Корее, Кубе, Сирии. Инициатор создания циклов усовершенствования химиков-экспертов при I ММИ.

В годы Великой Отечественной войны работала в составе Государственной чрезвычайной комиссии по расследованию злодеяний немецко-фашистских захватчиков на территории СССР. Судебно-медицинская подкомиссия, возглавляемая академиком Н.Н. Бурденко (и в её составе М.Д. Швайкова), выезжала в город Смоленск, Катынский лес и другие места, освобождённые от оккупации, для проведения судебно-медицинского исследования трупов тысяч советских граждан. В военные годы судебно-химический отдел НИИСМ и кафедра судебной химии не только не прекратили свою работу, но и мобилизовали свои силы на новые научные исследования.

Марию Дмитриевну Швайкову по праву можно считать основоположником внедрения в практику судебно-химического анализа микрокристаллоскопического метода. В тридцатых годах М.Д. Швайкова разработала ряд микрокристаллических реакций на кокаин, метиловый эфир экгонина, акрихин, анабазин, аконитин и применила их при судебно-химических исследованиях, показав перспективность данного метода анализа при открытии ядов. Дальнейшее развитие и внедрение в экспертную практику этот метод получил в трудах многочисленных учеников профессора М.Д. Швайковой (среди них доценты А.В. Белова и Е.Д. Зинакова), открыв новые возможности в исследовании биологических объектов на наличие ядовитых веществ.

Автор более 170 научных работ. Основоположник применения микрокристаллоскопии в химико-токсикологическом анализе. Под ее руководством подготовлено 6 докторских и 40 кандидатских диссертаций.

Являлась членом президиума правления Всесоюзного научного общества судебных медиков около 30 лет, членом редакционных коллегий журналов «Фармация» и «Судебно-медицинская экспертиза», членом центральных методических комиссий и союзной проблемной комиссии.

Награждена орденами Трудового Красного Знамени, «Знак почета», почетной грамотой Верховного Совета РСФСР, медалями «За трудовую доблесть» и др.

последнее обновление информации: 26.01.2019 11:43

Карьера в судебной медицине

?–1959 — зав. отделом. Судебно-химический отдел. Научно-исследовательский институт судебной медицины (НИИСМ) МЗ СССР

1937–1977 — зав. кафедрой. Кафедра аналитической и судебно-медицинской токсикологии. ГОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздравсоцразвития России

§ 9. ДРОБНЫЙ МЕТОД И СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ХОД АНАЛИЗА «МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЯДОВ»

Для обнаружения и количественного определения «металлических ядов» используются минерализаты, полученные после разрушения биологического материала, содержащего эти яды. Обнаружению ионов исследуемых металлов могут мешать ионы других элементов, в том числе и элементов, содержащихся в биологическом материале как естественная составная часть тканей и жидкостей организма. В химико-токсикологическом анализе для обнаружения ионов металлов в минерализатах применяется систематический ход анализа и дробный метод.

Систематический ход анализа основан на последовательном выделении из растворов отдельных групп ионов, на подразделении этих групп на подгруппы и на выделении отдельных ионов из подгрупп. Выделенные из растворов ионы определяют при помощи соответствующих реакций.

При систематическом ходе анализа на исследование берут относительно большие навески исследуемого объекта и в соответствующей последовательности выполняют все необходимые аналитические операции (минерализация, осаждение, растворение, фильтрование и др.), связанные с выделением ионов. Систематический ход анализа с определенной надежностью позволяет выделять из растворов и определять отдельные ионы, находящиеся в сложных смесях. Однако этот метод анализа имеет и ряд недостатков, основным из которых является длительность разделения ионов. Кроме того, большое число отдельных операций (осаждение, растворение, фильтрование и др.) может быть причиной частичной потери исследуемых ионов. Часть ионов может быть потеряна в результате процессов соосаждения.

Учитывая указанные выше недостатки систематического хода анализа, для обнаружения ионов в смесях применяют дробный метод.

Дробный метод анализа. Основоположником дробного метода анализа, применяемого в современной аналитической химии, является советский учёный Н. А. Тананаев. Большая заслуга в разработке методик дробного анализа «металлических ядов» и внедрении этих методик в практику химико-токсикологического анализа принадлежит А. Н. Крыловой и сотр.

Дробный метод основан на применении реакций, с помощью которых в любой последовательности можно обнаружить искомые ионы в отдельных небольших порциях исследуемого раствора. Пользуясь дробным методом, отпадает необходимость выделения исследуемых ионов из растворов.

Для обнаружения соответствующих ионов дробным методом необходимо применять специфические реактивы, позволяющие обнаружить искомый ион в присутствии посторонних ионов. Однако не всегда можно подобрать специфические реакции для обнаружения искомых ионов. В этих случаях в дробном анализе пользуются специальным приемом (маскировкой), с помощью которого устраняется влияние мешающих ионов.

Обнаружение искомых ионов дробным методом производится в два этапа. Вначале устраняют влияние мешающих ионов с помощью соответствующих реактивов или их смесей, а затем прибавляют реактив, дающий окраску или осадок с искомым ионом.