Токсикологічна хімія

1. ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Сучасна людина живе в умовах токсикологічної напруженості, яка зумовлена екологічними і технологічними катастрофами, професійними умовами, нещасними випадками в побуті, а також різними захворюваннями хімічної етіології, які виникають з кримінальних чи суїцидальних причин. У зв'язку з цим виникає необхідність своєчасного виявлення і попередження цього виду патології.

Токсикологічна хімія є однією серед спеціальних фармацевтичних дисциплін, яка вивчає властивості отруйних і сильнодіючих речовин, їх поведінку в організмі і в трупі, методи виділення їх з різних об'єктів та методи виявлення і кількісного визначення токсичних речовин і їх метаболітів в об’єктах біологічного походження.

Оскільки токсикологічна хімія виникла з потреб токсикології і є однією з її складових частин, тому і методи токсикологічної хімії широко використовуються в різних розділах токсикології, впливаючи на їх розвиток.

У той же час токсикологічна хімія в своєму розвитку базується на ряді фундаментальних (хімія, фізика, біологія) і прикладних наук (біологічна хімія, фармацевтична хімія, фармакогнозія, фармакологія).

Однією з особливостей токсикологічної хімії є постійне розширення об'єктів дослідження у зв'язку із зростанням номенклатури отруйних і небезпечних для людини речовин.

Основними розділами даного курсу токсикологічної хімії є судова хімія, яка обслуговує судово-медичну токсикологію; хіміко-токсикологічний аналіз у клініці гострих інтоксикацій, який обслуговує клінічну токсикологію. У зв’язку з цим до програми курсу токсикологічної хімії внесені окремі питання загальної, профілактичної та клінічної токсикології.

При викладанні теоретичного курсу токсикологічної хімії особлива увага приділяється системному підходу до вивчення токсичності отруйних речовин, який базується на врахуванні фізико-хімічних властивостей отрути, шляхів проникнення до організму, токсикокінетики, вибіркової дії, особливостей організму потерпілого (видова чутливість, стать, вік, маса тіла, індивідуальна чутливість та ін..), додаткових факторів (температура і вологість оточуючого повітря, тиск та ін.), а також методам прижиттєвої і посмертної лабораторної діагностики. Це має велике значення для правильної інтерпретації результатів аналізу і профілактики отруєнь.

«Токсикологічна хімія», як навчальна дисципліна:

а) базується на знаннях, вміннях та навичках отриманих студентами при вивченні попередніх дисциплін, а саме: неорганічної, біонеорганічної, фізичної та колоїдної хімії (властивості елементів і їх сполук, основи хімічної кінетики, теорія термодинаміки фазової рівноваги, розчинів електролітів, іонної рівноваги, поверхневих явищ, способи розрахунку хімічної рівноваги за відомими вихідними концентраціями і константами рівноваги, основи екстракційних процесів), органічної та біоорганічної хімії (властивості органічних сполук, природа хімічних зв'язків та електронні уявлення про будову органічних сполук, механізми реакцій органічних сполук в організмі та поза організмом, методи аналізу в органічній хімії), аналітичної хімії (загальні питання аналізу слідових кількостей речовин, сучасні хімічні, фізичні та фізико-хімічні методи аналізу), біологічної хімії (основні закономірності метаболізму лікарських засобів, біохімічні основи індивідуальної варіабельності метаболізму ліків, клітинні мембрани, їх властивості, механізм транспорту ксенобіотиків), фармацевтичної хімії (властивості лікарських засобів і методи їх аналізу), ботаніки (діагностичні ознаки рослин, які використовуються при визначенні сировини, основні фізіологічні процеси, що відбуваються в рослинному організмі), фармакогнозії (отруйні лікарські рослини, лікарські рослини, що містять алкалоїди, глікозиди, токсини тваринного походження, елементи фармакогностичного аналізу), фармакології, фармакотерапії, клінічної фармації, токсикології (принципи дії лікарських засобів, їх взаємодія з рецепторами, фармакодинаміка, фармакокінетика, основи математичного моделювання фармакокінетичних процесів, побічні дії ліків, отруєння ліками, лікарська залежність і зловживання ліками), медичної і біологічної фізики (фізичні методи дослідження, основи оптики, квантової механіки, основи термодинаміки, ідеальні і реальні гази, поверхневі явища - адсорбція, десорбція, біофізика біологічних мембран і процеси переносу через мембрани), основ вищої математики, статистики та інформатики (статистичний аналіз експериментальних даних і сучасне математичне забезпечення інформатики та обчислювальної техніки), технології лікарських засобів (основи біофармації, вплив лікарських форм на біодоступність лікарських засобів, продукти вторинного метаболізму), медичного та фармацевтичного товарознавства (основні етапи товарознавчого аналізу фармацевтичних препаратів), організації та економіки фармації (основні положення законодавчих актів, урядових постанов, наказів у галузі охорони здоров'я населення та діяльності у сфері обігу лікарських засобів, принципи правового і державного регулювання відносин у сфері обігу лікарських речовин, структура та порядок функціонування державної системи контролю якості, ефективності та безпеки лікарських засобів, форми контролю за діяльністю

фармацевтичних організацій), анатомії, нормальної і патологічної фізіології та інтегрується з цими дисциплінами;

б) закладає основи знань, вмінь та навиків для роботи в галузі хіміко-токсикологічних, судово-токсикологічних, санітарно-гігієнічних досліджень (прижиттєва та посмертна діагностики отруєнь, контроль якості продовольчої сировини, продуктів харчування та харчових добавок, контроль якості парфумерних та косметичних засобів, аналіз засобів побутової хімії, дослідження об’єктів навколишнього середовища (вода, повітря, ґрунт, предмети побуту тощо);

в) формує основи знань з біотрансформації ксенобіотиків, з токсикодинаміки та

токсикокінетики отруйних речовин, з механізму токсичної дії отрут, з проведення диференціальної діагностики гострих отруєнь, з методів природної і штучної детоксикації організму та специфічної антидотної терапії;

г) закладає основи здорового способу життя та профілактики наркологічних захворювань, токсикоманій, алкоголізму і тютюнозалежності у процесі життєдіяльності.

2. МЕТА ВИВЧЕННЯ ТОКСИКОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ

Метою вивчення токсикологічної хімії та хіміко-токсикологічного аналізу є підготовка фахівців, які оволодівають знаннями та практичними навичками, що дозволяє їм організовувати та проводити роботу по хіміко-токсикологічним дослідженням в бюро судово-медичної експертизи, лабораторіях промислово-санітарного аналізу фармацевтичних підприємств, клінічних лабораторіях по визначенню лікарських речовин та їх метаболітів у біологічних рідинах, санітарно-епідеміологічних станціях.

Хіміко-токсикологічний аналіз приділяє велику увагу розробці сучасних методів ідентифікації та визначення токсичних речовин і іх метаболітів в біологічних об’єктах, вирішує спеціальні питання судово-хімічної експертизи та хімічної токсикології, утворює методичну основу при підготовці фахівців, які спеціалізуються у біофармації, фармако- та токсикокінетиці, клінічній фармації.

Студент повинен засвоїти:

• предмет, завдання і основні розділи токсикологічної хімії, галузі її застосування;

• класифікації отрут та отруєнь;

• класифікацію отруйних речовин за методами виділення їх з об’єктів біологічного походження;

• основні нормативні документи, які регламентують судово-токсикологічний і

хіміко-токсикологічний аналіз;

• техніку безпеки і правила роботи в хіміко-токсикологічній (судово-

токсикологічній) лабораторії;

• теоретичні основи методів виділення отруйних речовин з біологічного матеріалу, їх виявлення, ідентифікацію та кількісне визначення за допомогою хімічних та фізико-хімічних методів;

• шляхи поступлення отрут в організм та виведення з організму, їх

токсикокінетику, розподіл в організмі, зберігання в трупному матеріалі та вплив зазначених процесів на результати хіміко-токсикологічного аналізу;

• токсикодинаміку отрут в організмі, механізми токсичної дії отрут;

• методи активної та штучної детоксикації, специфічну (антидотну) терапію.

Студент повинен вміти:

• проаналізувати дані з навчальної і спеціальної літератури при вирішенні

професійних завдань, пов’язаних з судово-токсикологічним аналізом та експрес-діагностикою гострих отруєнь;

• запропонувати методи виділення і аналізу отрут, виходячи з їх природи,

характеру і стану об’єкта дослідження;

• складати план та вибирати оптимальний хід хіміко-токсикологічного

дослідження;

• проводити виділення отруйних речовин та їх метаболітів з об’єктів біологічного походження (ізолювання, очищення, концентрування);

• проводити виявлення і кількісне визначення виділених отрут за допомогою

хімічних, біохімічних і фізико-хімічних методів дослідження;

• оцінювати одержані результати з урахуванням обставин справи: токсикокінетика, зберігання в трупі, проведення медичних заходів при детоксикації, вікові, статеві та інші фактори;

• аналізувати та інтерпретувати отримані при дослідженні результати;

• робити правильні висновки при комбінованих отруєннях;

• проводити експрес-аналіз гострих інтоксикацій з метою надання кваліфікованої медичної допомоги;

• проводити диференціальну діагностику гострих отруєнь;

• визначати тактику профілактичних заходів та невідкладної допомоги;

• задокументовувати проведення судово-токсикологічних досліджень (ведення

робочого журналу, написання акту судово-токсикологічного дослідження).

Студент повинен оволодіти навичками:

• проведення дослідження отрут за допомогою попередніх проб (скринінґ-тести);

• проведення виділення отрут із внутрішніх органів трупів, крові та сечі;

• проведення виявлення та ідентифікації отрут, виділених із об’єктів дослідження за допомогою хімічних реакцій (барвні, осадові, мікрокристалоскопічні), фізико-хімічних методів (спектрофотометричні, хроматографічні, електрофоретичні, флуоресцентні), фізіологічних проб та імуноферментних методів аналізу;

• проведення кількісного визначення отрут, виділених із об’єктів дослідження.

3. ЗМІСТ ПРОГРАМИ

Тема 1. Загальні питання. Група речовин, що ізолюються із біоматеріалу дистиляцією з водяною парою – «леткі» отрути.

Конкретні цілі: класифікація отрут і отруєнь; перелік і характеристика об’єктів дослідження; виділення із біологічного матеріалу “летких” отрут, їх виявлення та кількісне визначення; метод ГРХ в аналізі “летких” отрут.

Джерела інформації:

1.Токсикологическая химия./Крамаренко В.Ф. – К.: Вища школа, 1989. – 448 с.

2. Конспект лекций по токсикологической химии. / Кириленко Т.Е., Кривда Г.Ф., Осминкина Л.Н. - Одесса: Астропринт, 2007. – 272 с.

Тестові завдання до теми 1:

1. Всмоктування отруйних речовин у шлунково-кишковому тракті залежить від фізико-хімічних властивостей отрут. Алкалоїди (лужні сполуки) всмоктуються в:

A. ротовій порожнині

B. шлунку

C. тонкій кишці

D. стравоході

2. При дослідженні біологічного матеріалу на отруйні речовини необхідно взяти наважку внутрішніх органів. Коли немає спеціальних вказівок беруть наважку:

A. 100 г суміші різних органів

B. 10 г кожного органу

C. по 100 г окремо кожного органу

D. наважка не має значення

3. Який із зазначених методів не застосовується для очистки від домішок витяжок із біологічного матеріалу?

A. фільтрування

B. центрифугування

C. екстракція

D. настоювання

4. Відома велика кількість токсичних речовин, які можуть викликати отруєння. Ці речовини у токсикологічній хімії поділяються на групи залежно від:

A. механізму їх токсичної дії

B. способу їх виділення із біологічного матеріалу

C. хімічної будови і реакційної здатності отрут

D. шляхів виведення із організму

5. " Летальним синтезом" в організмі людини називається процес:

A. перетворення складних речовин у простіші

B. перетворення малотоксичних речовин у токсичні

C. посмертного перетворення речовин

D. зміна активності ферментних систем

6. Для ідентифікації і кількісного визначення токсикологічно-важливих речовин часто використовують метод газорідинної хроматографії. Для цього речовини у дозатор хроматографа можна вводити у таких агрегатних станах:

A. рідкому і твердому

B. газоподібному і твердому

C. рідкому і газоподібному

D. рідкому

7. Метод газорідинної хроматографії використовується для ідентифікації речовин. Ідентифікація речовин у методі газорідинної хроматографії проводиться за:

A. площею піка

B. характером нульової лінії

C. висотою піка

D. параметрами утримування

8. Бюро судово-медичної експертизи може мати структурні підрозділи

A. відділ судово-медичної експертизи трупів

B. відділ судово-медичної амбулаторії

C. судово-медичну лабораторію

D. усе перелічене правильно

9. Біологічні об'єкти повинні направлятися на дослідження у тарі

A. скляній

B. металевій

C. керамічній

D. пластмасовій

10. Об'єктами дослідження судово-токсикологічної експертизи можуть бути

A. біологічний матеріал (внутрішні органи, кров, сеча, волосся, нігті)

B. харчові продукти, напої, посуд

C. залишки лікарських засобів

D. усе перелічене правильно

11. Ізоелектрична точка - це значення рН, при якому білки та інші амфотерні сполуки мають:

A. позитивний заряд і рухаються в електричному полі

B. негативний заряд і рухаються в електричному полі

C. електронейтральні і рухаються в електричному полі

D. електронейтральні і не пересуваються в електричному полі

12. Проводиться нецілеспрямоване судово-токсикологічне дослідження органів трупу. З якої групи отрут починають аналіз?

A. з металевих отрут

B. з летких отрут

C. з лікарських отрут

D. з пестицидів

13. В лабораторію судово-токсикологічної експертизи поступила проба сечі з підозрою на отруєння фенолом. Сеча при таких отруєннях має:

A. знебарвлена

B. запах сірководню

C. запах ацетону

D. оливковий колір

14. Відбулося отруєння етиловим спиртом. Виявлення етилового спирта методом газорідинної хроматографії проводять:

A. по абсолютній висоті піка

B. по часу утримування

C. по площі піка

D. по ширині основи піка

15. При отруєнні метанолом виникає сліпота. Це пов'язано із метаболізмом цієї речовини в організмі та утворенням токсичного метаболіту:

A. формальдегіду

B. вуглекислого газу

C. карбон (ІІ) оксиду

D. форміатної кислоти

16. На хіміко-токсикологічне дослідження прислані внутрішні органи з отруєнням хлоралгідратом. Яким методом треба проводити ізолювання даної речовини?

A. настоюванням з підкисленим спиртом

B. мінералізацією

C. екстракцією органічним розчинником

D. перегонкою з водяною парою

17. На експертизу доставлено печінку трупа. Підозра на отруєння етиленгликолем. Яким методом хімік-токсиколог ізолював з біологічного матеріалу цю отруйну сполуку?

A. мінералізацією

B. перегонкою з водяною парою

C. настоюванням з водою

D. безпосередньо з біологічного матеріалу

18. В медичній практиці цю сполуку використовують як дезинфікуючий засіб. При отруєнні нею сеча стає оливковою або оливково-чорною. Після розтину трупів найбільшу кількість його можна знайти в нирках. Назвіть сполуку:

A. ізоаміловий спирт

B. йодоформ

C. етилбензоат

D. фенол

19. Для деяких " летких" отрут характерні особливості при їх ізолюванні із біологічних об`єктів. При дистиляції метанола з водяною парою необхідно проводити:

A. перегонку з селективним переносником бензолом

B. збір дистиляту в охолоджений приймач

C. збір дистиляту в розчин гідрооксиду натрію

D. підкислення біологічного матеріалу сірчаною або фосфорною кислотою

20. Для деяких " летких отрут характерні особливості при їх ізолюванні із біологічного матеріалу. При дистиляції фенолу з водяною парою необхідно проводити

A. збір дистиляту в розчин гідрооксиду натрію

B. перегонку з селективним переносником бензолом

C. концентрування шляхом екстракції речовини ефіром із дистиляту

D. збір дистиляту в охолоджений приймач

21. Для деяких " летких" отрут характерні особливості при їх ізолюванні із біологічного матеріалу. При дистиляції оцтової кислоти з водяною парою необхідно проводити:

A. збір дистиляту в розчин гідрооксиду натрію

B. перегонка з селективним переносником бензолом

C. збір дистиляту в охолоджений приймач

D. підкислення біологічного матеріалу сірчаною або фосфорною кислотою

22. За допомогою перегонки з водяною парою в біологічному матеріалі можна виділити:

A. новокаїн

B. ізоаміловий спирт

C. діазепам

D. сполуки барію

23. За допомогою якої реакції можна визначити наявність етилового спирту в біологічному матеріалі:

A. йодоформна проба

B. з нітропрусидом натрію

C. реакція з фурфуролом

D. реакція Лібермана

24. Яка речовина буде заважати при проведенні реакції йодоформної проби для виявлення етилового спирту в біологічному матеріалі:

A. ацетон

B. метанол

C. фенол

D. формальдегід

25. З метою виявлення оцтової кислоти в об`єкті дослідження провели її виділення шляхом дистиляції. Наявність оцтової кислоти в дистиляті можна виявити реакцією:

A. з заліза (ІІІ) хлоридом

B. з реактивом Фелінга

C. з резорцином

D. з бензальдегідом

26. В процесі метаболізму деяких речовин в організмі утворюється токсична речовина - формальдегід. Він може утворитися:

A. з метанолу

B. з етанолу

C. з резорцину

D. з ацетону

27. Деякі із отруйних речовин, які ізолюються із біологічного матеріалу шляхом перегонки з водяною парою, мають певні особливості виділення. Етиленгліколь із біологічного матеріалу виділяють:

A. мінералізацією

B. дистиляцією з бензолом як селективним носієм

C. методом звичайної перегонки з водяною парою

D. діалізом

28. При отруєнні проводиться антидотна терапія. При отруєнні метанолом, як антидот можна використовувати:

A. аміназин

B. унітіол

C. пропанол

D. етанол

29. До " летких" отрут належить синильна кислота. Для виявлення синильної кислоти у дистилятах найбільш доказовою є реакція:

A. реакція Лібермана

B. утворення роданіду заліза

C. утворення берлінської блакиті

D. утворення мурексиду

30. При виділенні з біологічного матеріалу отруйних речовин перегонкою з водяною парою використовують форміатну і оксалатну кислоти. Мінеральні кислоти (фосфатну і сірчану) використовують при виділенні:

A. ацетону

B. етанолу

C. ацетатної кислоти

D. хлороформу

31. Від органів трупа відчувається запах гіркого мигдалю. На наявність якої леткої отрути необхідно провести хіміко-токсикологічний аналіз?

A. фенол

B. ацетон

C. синильна кислота

D. хлороформ

32. Відбулося отруєння ацетатною кислотою. Яку кислоту використовують для підкислення біологічного матеріалу при направленому досліджені на ацетатну кислоту.

A. щавлеву

B. винну

C. сірчану

D. нітратну

33. Відбулося отруєння спиртами. Які похідні спиртів використовуються в аналізі методом ГРХ?

A. алкілнітрати

B. алкілсульфіти

C. алкілацетати

D. алкілнітрити

34. Вкажіть реакцію, що використовується для попереднього виявлення галогенпохідних вуглеводнів:

A. утворення ацетиленіду міді

B. з хіноліном

C. утворення формальдегіду

D. реакція Фудживара

35. Речовини, які попадають в організм, під впливом ферментів зазнають різноманітних перетворень. Який напрямок метаболізму одно- та багатоатомних спиртів має найбільше токсикологічне значення?

A. окислення

B. гідроксилювання

C. дезалкілування

D. конюгація

36. При проведенні дослідження на етиленгліколь його ізолюють з біологічного матеріалу методом перегонки з водяною парою. У цьому методі селективним переносчиком етиленгліколю є:

A. етиловий спирт

B. хлороформ

C. бензол

D. гептан

37. Для ізолювання оцтової кислоти методом перегонки з водяною парою необхідно щоб

A. дистилят збирався в розчин натрію гідрооксиду

B. біологічний матеріал був свіжим

C. біологічний матеріал був підкислений сірчаною або фосфорною кислотою

D. усе перелічене правильно

38. Висновок про виявлення ацетону роблять на підставі позитивних реакцій

A. з нітропрусидом натрію

B. утворення йодоформу

C. конденсації з альдегідами

D. усе перелічене правильно

39. Для виявлення амілового спирту використовують

A. першу порцію дистиляту

B. другу порцію дистиляту

C. третю порцію дистиляту

D. другу і третю порції дистиляту

40. Виявлення амілового спирту проводять

A. безпосередньо в дистиляті

B. в ефірному витягу

C. в залишку, одержаному після випаровування ефіру

D. в підкисленому дистиляті

41. Чотирихлористий вуглець можна відрізнити від хлороформу та хлоралгідрату за реакцією

A. з резорцином в лужному середовищі

B. утвореня ізонітрилу

C. відщеплення хлорид-іону з настіпним його відкриттям

D. з реактивом Фелінга

42. Визначення фенолу з бромною водою основане на реакції

A. окислення

B. приєднання

C. розкладу

D. бромування

43. Методом перегонки з водяною парою ізолюються речовини

A. які не змішуються з водою

B. які змішуються з водою

C. які утворюють з водою азеотропні суміші

D. усе перелічене правильно

44. Температура кипіння двох рідин, які не змішуються між собою, при сумісній перегонці буде

A. вище температури кипіння кожної з рідин

B. нижче температури кипіння кожної з рідин

C. дорівнює температурі кипіння кожної з рідин

D. не залежить від температури кипіння рідин

45. Детектор, що визначає теплопровідність, має назву

A. полум'яно-іонізаційний

B. катарометр

C. термоіонний

D. електронного захоплення

46. Забарвлення продукту реакції формальдегіду з фуксинсірчистою кислотою визначають:

A. протягом 30 хвилин

B. після 30 хвилин

C. протягом 1 години

D. фактор часу не має значення

47. При негативному результаті виявлення тетраетиленсвинцю в дистиляті його визначають:

A. подальше визначення не проводять

B. за іонами свинцю

C. після мінералізації біоматеріалу за іонами свинцю

D. після мінералізації біоматеріалу