РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО КАРТИРОВАНИЯ МАКРОЭЛЕМЕНТАРНОГО СОСТАВА ТКАНИ СЕРДЦА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОДХОДОВ НАНОТЕХНОЛОГИЙ, А ИМЕННО СКАНИРУЮЩЕГО ТРАНСМИССИОННОГО МИКРОСКОПА

Цель. Разработка полуколичественного и количественного неразрушающего метода анализа распределения химических элементов в миокарде массой до 100 мг (аутопсия).

Материалы и методы. Разработка методики количественного картирования макроэлементного состава проводилась на биологических образцах аутопсии сердца 18 здоровых лиц без сердечно-сосудистой патологии, погибших в результате дорожно-транспортных происшествий. Биологические образцы  делились на 3 части, из которых две части по 1 г и одна 0,1 г соответственно. Части массой 1 г использовались для установления референтных значений и калибровки детектора, при этом часть в 0,1 г являлась исследуемым образцом. Пробоподготовка для атомно-эмиссионной спектрометрии осуществлялась по стандартной методике. Результаты определения концентраций интересующих макроэлементов принимались за референтные значения. Картирование элементного состава ткани проводилось с использованием методов нанотехнологий: сканирующей (СЭМ FEIQuanta 200) и сканирующей трансмиссионной (СТЭМ; FEI NovaNanoSEM) электронной микроскопии.

 Результаты. В результате выполненного проекта впервые получена методика повышения точности картирования макроэлементного состава биологических образцов, в частности тканей органов человека, методом РФА. Полученные данные позволяют исследовать распределение микро и макроэлементов в миокарде, что, в свою очередь, даст возможность при сравнительном анализе судить о дислокациях, очагах и областях патологических концентраций химических элементов в ткани у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Вывод.  Разработанный метод картирования макроэлементного состава биологических образцов методом РФА позволяет увеличить точность картирования макроэлементного состава биологических образцов в сто раз до 10-30 ppm, что является количественным картированием макроэлементного состава биологических образцов и несет  практическую значимость для медицины.  Полученные данные позволяют исследовать распределение микро и макроэлементов в миокарде, что открывает возможность при сравнительном анализе судить о распределении, очагах и областях патологической концентрации химических элементов в ткани у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. 

1. Sidorina A.V. Optimization methods for determining the elemental composition of biological objects by XRF-SR. [dissertation] Novosibirsk; 2015. Russian (Сидорина А.В.. Оптимизация методики определения элементного состава биологических объектов методом РФА-СИ: Дис. … канд. хим. наук. Новосибирск; 2015. Доступно по: http://niic.nsc.ru/institute/dissertatsionnyj-sovet/predvaritelnoe-rassmotrenie/919-predvaritelnoe-rassmotrenie-14 (24 Декабря 2015)).

2. Zholnin A.V. Chemistry of nutrients: lecture notes for general chemistry. Chelyabinsk ChelGMA, 2001; 38p. Russian (Жолнин А.В. Химия биогенных элементов: конспект лекций по общей химии. Челябинск: ЧелГМА, 2001; 38 с.)

3. Popkov V.A., Zholnin A.V. General chemistry: textbook. GEOTAR Media 2012; 400p. Russian (Попков В.А., Жолнин А.В. Общая химия : учебник. ГЭОТАР-Медиа 2012; 400 с.).

4. Jasnikov I.S., Nagornov Ju.S., Gorbachev I.V., Mikeev R.R., Sadovnikov P.S., Shubchinskaja N.Ju., Aminarov A.V. Scanning electron microscopy as a method for studying the macroscopic objects electrolytic. Fundamental research in 2013; 1-3: 758-764 Russian (Ясников И.С., Нагорнов Ю.С., Горбачев И.В., Микеев Р.Р., Садовников П.С., Шубчинская Н.Ю., Аминаров А.В. Сканирующая электронная микроскопия как метод изучения микроскопических объектов электролитического происхождения. Фундаментальные исследования 2013; 1-3: 758-764).

5. Nagornov Ju. S., Jasnikov I.S., Tjur'kov M.N. Methods for studying surfaces by atomic force and electron microscopy: a tutorial. Togliatti: TSU 2012; 58 p. Russian (Нагорнов, Ю. С., Ясников И.С., Тюрьков М.Н. Способы исследования поверхности методами атомно-силовой и электронной микроскопии: учебное пособие. Тольятти: ТГУ 2012; 58 с.).

6. Krishtal M.M., Jasnikov I.S., Polunin V.I., Filatov A.M., Ul'janenkov A.G. Scanning electron microscopy and microanalysis in the examples of practical application. Technosphere 2009; 208p. Russian (Криштал М.М., Ясников И.С., Полунин В.И., Филатов А.М., Ульяненков А.Г. Cканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ в примерах практического применения. Техносфера 2009; 208 с.).

7. Margui E., Queralt I., Grieken R. Sample preparationfor X-Ray fluorescence analysis . Encyclopedia of Analytical Chemistry: New York, John Wiley & Sons 2009; - a6806m.pub2.

8. Subramanian K.S. Determination of metals in biofluids and tissues: sample preparation methods for atomic spectroscopic techniques. Spectrochim. Acta. Part B. 1996; 51(3): 291-319.

9. Marguí E., Queralt I., Hidalgo M. Application of X-ray fluorescence spectrometry to determination and quantitation of metals in vegetal material. Trac-Trend. Anal.Chem. 2009; (3): 362-372.

10. Zaksas N.P., Nevinsky G.A. Solid sampling in analysis of animal organs by two-jet plasma atomic emission spectrometry. Spectrochim. Acta. Part B. 2011; 66: 861-865.

11. Van Grieken R.E., Markowicz A.A., Handbook of X-ray Spectrometry — Methods and Techniques, Marcel Dekker, New York, 1993; 704 p.

12. Punshon T., Jackson B.P., Lanzirotti A., Hopkins W., Bertsch P., Burger J. Application of synchrotron X-ray microbeam spectroscopy to the determination of metal distribution and speciation in biological tissues. Spectrosc. Lett. 2005; 38: 343–363.