Роль и значение высокоэффективной жидкостной хроматографии в практике высокотехнологичных лабораторных исследований

краю и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае» проводится радиационный мониторинг объектов окружающей человека среды, а также контроль за грузами, поступающими из Японии [5, 7].

Таким образом, радиационная обстановка на территории Приморского края остается удовлетворительной. Радиационный фактор не является ведущим фактором вредного воздействия на здоровье населения Приморского края.

ЛИТЕРАТУРА

1. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке / А.М. Кузин. - М.: Наука, 1995. 158 с.

2. Актуальные проблемы радиационной биологии и радиационной генетики: материалы Всесоюз. науч. конференции / АМН СССР, НИИ мед. радиологии; ред. кол. А.Ф. Цыб. - Обнинск: 1990. 143 с.

3. Медицинские последствия Чернобыльской аварии: научный отчёт; Международная программа по медицинским последствиям Чернобыльской аварии (АЙВЕКА) / Всемирная организация здравоохранения (Женева). - М.: Медицина, 1995. 560 с.

4. Жигаев Д.С., Саранчукова Е.В., Чуприна М.С., Чешкова О.Ф. Социально-гигиенический мониторинг и радиационная безопасность. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2013; 52(2-3): 38-41.

5. Горский А.А., Маслов Д.В., Полякова М.В., Ананьева Ж.Д., Маркова И.А. Опыт аварийного реагирования органов и учреждений роспотребнадзора Приморского края в связи с аварией на АЭС «Фу-кусима-1». Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2012; 49(3-4): 38-41.

6. Саломатова Л.П. Сравнительная оценка радиационной обстановки на территориях Дальнегорского городского округа, Тернейского и Кавалеровского муниципальных районов Приморского края. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2014; 58(4): С. 105-8.

7. Полякова М.В., Еремеева О.П., Маркова И.А. Радиационная обстановка в Приморском крае в связи с аварией на АЭС «Фукусима-1». Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2012; 49(3-4): 138-9.

REFERENCES

1. Idei radiacionnogo gormezisa v atomnom veke / A.M. Kuzin. - M.: Nauka, 1995. 158 s.

2. Zhigaev D.S., Saranchukova E.V., Chuprina M.S., Cheshkova O.F. Social'no-gigienicheskij monitoring i radiacionnaja bezopasnost'. Zdorov'e. Medicinskaja jekologija. Nauka. 2013; 52(2-3): 38-41.

3. Aktual'nye problemy radiacionnoj biologii i radiacionnoj genetiki: materialy Vsesojuz. nauch. konferencii / AMN SSSR, NII med. radiologii; red. kol. A.F. Cyb. - Obninsk: 1990. 143 s.

4. Medicinskie posledstvija Chernobyl'skoj avarii: nauchnyj otchjot; Mezhdunarodnaja programma po medicinskim posledstvijam Chernobyl'skoj avarii (AJVEKA) / Vsemirnaja organizacija zdravoohranenija (zheneva). - M.: Medicina, 1995. 560 s.

5. Gorskij A.A., Maslov D.V., Poljakova M.V., Anan'eva Zh.D., Markova I.A. Opyt avarijnogo reagirovanija organov i uchrezhdenij rospotrebnadzora Primorskogo kraja v svjazi s avariej na AJeS «Fukusima-1». Zdorov'e. Medicinskaja jekologija. Nauka. 2012; 49(3-4): 38-41.

6. Salomatova L.P. Sravnitel'naja ocenka radiacionnoj obstanovki na territorijah Dal'negorskogo gorodskogo okruga, Ternejskogo i Kavalerovskogo municipal'nyh rajonov Primorskogo kraja. Zdorov'e. Medicinskaja jekologija. Nauka. 2014; 58(4): S. 105-8.

7. Poljakova M.V., Eremeeva O.P., Markova I.A. Radiacionnaja obstanovka v Primorskom krae v svjazi s avariej na AJeS «Fukusima-1». Zdorov'e. Medicinskaja jekologija. Nauka. 2012; 49(3-4): 138-9.

Сведения об авторах

Транковский Дмитрий Евгеньевич, начальник отдела надзора на транспорте, гигиены труда и радиационной гигиены Управления Роспотребнадзора по Приморскому краю, телефон 8 (423) 244-47-45, Сельская ул., д. 3, г. Владивосток, 690950; e-mail: trud_rad@pkrpn.ru

Маркова Ирина Александровна, главный специалист-эксперт отдела надзора на транспорте, гигиены труда и радиационной гигиены Управления Роспотребнадзора по Приморскому краю, телефон 8 (423)244-02-76, Сельская ул., д. 3, г. Владивосток, 690950; е-mail: trud_rad@pkrpn.ru

© Коллектив авторов, 2016 doi:10.18411/hmes.d-2016-146

Удк 543.544.1

А.С. Хацаюк, О.Е. Павлова, М.Э. Эхова

роль и значение высокоэффективной жидкостной хроматографии в практике высокотехнологичных лабораторных исследований

ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае», г. Владивосток

В публикации представлен один из методов высокотехнологичных лабораторных исследований различных ингредиентов высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Современная ВЭЖХ это один из

• Общая гигиена

самых эффективных методов разделения и анализа сложных смесей. Широкий выбор модулей позволяет гибко решать различные аналитические задачи, быстро менять при необходимости конфигурацию системы с минимальными расходами. По итогам 2015 г. в лаборатории ВЭЖХ было проведено 311 исследований во Владивостоке и 730 исследований по Приморскому краю.

Ключевые слова: высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), лабораторные исследования, устройство, принцип действия, исследования, Приморский край

Для цитирования: Хацаюк А.С., Павлова О.Е., Эхова М.Э. Роль и значение высокоэффективной жидкостной хроматографии в практике высокотехнологичных лабораторных исследований // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2016; 3(66): 215-219. D01:10.18411/hmes.d-2016-146

Для корреспонденции: Хацаюк А.С., e-mail: sgm-risk@fguzpk.ru;

Поступила 13.07.16

A.S. Hatsayuk, O.E. Pavlova, M.E. Echova

ROLE AND IMPORTANCE OF HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY IN THE PRACTICE OF HIGH-TECH LABORATORY

FBUZ «Center for Hygiene and Epidemiology in the Primorsky Region», Vladivostok, Russia

The publication presents a method of high-technology laboratory studies of various ingredients - high performance liquid chromatography (HPLC). Modern HPLC - one of the most effective methods of separation and analysis of complex mixtures. A wide range of modules allows the flexibility to solve various analytical problems, to quickly change the configuration of the system with minimal costs, if necessary. At the end of 2015 it was carried out 311 research in the city of Vladivostok and 730 studies in the Primorsky region was held in the HPLC laboratory.

Keywords: Primorsky region, high performance liquid chromatography (HPLC), laboratory tests, the device, the operating principle.

For citation: Hatsayuk A.S., Pavlova O.E., Echova M.E. Role and importance of high performance liquid chromatography in the practice of high-tech laboratory. Health. Medical ecology. Science. 2016; 3 (66): 215-219. DOI: 10.18411 / hmes.d-2016-146

For correspondence: Hatsayuk A.S., e-mail: sgm-risk@fguzpk.ru; Conflict of interests. The authors are declaring absence of conflict of interests. Financing. The study had no sponsor support.

Received 12.08.16 Accepted 15.08.16

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) по темпам развития вышла на первое место среди инструментальных методов. Важнейшее преимущество ВЭЖХ - возможность исследования практически любых объектов без каких-либо ограничений по их физико-химическим свойствам (по температурам кипения, молекулярной массе и т.д.) Сегодня ВЭЖХ является инструментальным методом, который широко применяют в самых различных областях науки и техники: биохимия, молекулярная биология, контроль загрязнений окружающей среды, химическая, нефтехимическая, пищевая и фармацевтическая промышленности [1].

Современная ВЭЖХ это один из самых эффективных методов разделения и анализа сложных смесей. Как метод она была открыта в 1903 г. русским ученым-ботаником М.С. Цветом [2]. Для разделения растительных пигментов на их составляющие М.С. Цвет использовал колонки, заполненные порошком мела. При промывании пигментов петролейным эфиром пигменты перемещались вдоль колонки, разделяясь при этом на кольца разного цвета. Этот метод оказал-

ся удобным в использовании и позднее был назван М.С. Цветом хроматографией (цветописью). Метод жидкостной хроматографии, предложенный Цветом, был незаслуженно забыт почти на 30 лет. В 50-х годах бурное развитие получила газовая хроматография (ГХ). 70-е годы ХХ века характеризуются гигантским прогрессом высокоэффективной (инструментальной) жидкостной хроматографии. Освоение и серийный выпуск как отдельных узлов (насосов, демпферов, инжекторов, детекторов), так и комплектных жидкостных хроматографов способствовали быстрому росту применения ВЭЖХ. Разработка теоретических основ, организация выпуска высокочистых растворителей и химикатов для ВЭЖХ, также сыграли немалую роль. Организация выпуска мелкодисперсных сорбентов с зернением от 3 до 10 мкм на основе си-ликагеля, умение прививать на него химические неподвижные фазы и разработка способов заполнения этими сорбентами колонок - все это явилось важным фактором развития ВЭЖХ [2, 3].

Жидкостная хроматография (ЖХ) - метод разделения и анализа сложных смесей веществ, в котором

подвижной фазой является жидкость [4]. Подвижная фаза в жидкостной хроматографии выполняет двоякую функцию: 1) обеспечивает перенос десор-бированных молекул по колонке; 2) регулирует константы равновесия, а, следовательно, и удерживание в результате взаимодействия с неподвижной фазой (сорбируясь на поверхности) и с молекулами разделяемых веществ. В ЖХ природа подвижной фазы имеет существенно большее значение. В результате комбинации ограниченного числа сорбентов и неограниченного числа различных по составу подвижных фаз возможно решение чрезвычайно большого числа встречающихся на практике задач.

Метод ЖХ применим для разделения значительно более широкого круга веществ, чем газовая хроматография, поскольку большая часть веществ не обладает летучестью, а многие вещества неустойчивы при высоких температурах. В ЖХ разделение обычно происходит при комнатной температуре. ЖХ подразделяется на варианты в соответствии с характером основных проявляющихся межмолекулярных взаимодействий: в ситовой хроматографии разделение компонентов осуществляется за счет разницы в растворимости молекул при их прохождении (фильтрации) через слой сорбента; в адсорбционной хроматографии - за счет разницы в адсорбируемости молекул, проходящих через слой частиц сорбента, покрытых неподвижной фазой в виде тонкого слоя или поверхностнопривитых радикальных групп; в ионообменной и ионной хроматографии - за счет разницы в способности к обмену ионами с ионооб-менниками. Для анализа объектов окружающей среды наиболее широко используют ВЭЖХ в адсорбционном и ионообменном вариантах.

Преимущества ВЭЖХ:

- метод применим для разделения веществ, не обладающих летучестью, и неустойчивых при высоких температурах. В ЖХ разделение обычно происходит при комнатной температуре;

- широкий диапазон молекулярных масс веществ, с которыми можно работать: от нескольких единиц до десятков миллионов;

- мягкость условий проведения анализа (почти все разделения можно проводить при температурах, близких к комнатной, при отсутствии контакта с воздухом, а зачастую - это единственный метод исследования лабильных соединений (биологически активных веществ и биополимеров);

- эффективность разделения (до 150 000 т. т. на 1 м), существенно превосходит достигнутую в газовой хроматографии;

- высокая скорость анализа, обычно разделение сложной смеси занимает несколько минут;

- высокоточный количественный метод;

- данным методом возможно при мягких условиях препаративно выделить чистые вещества из

сложной смеси и в дальнейшем исследовать их другими физико-химическими методами;

- высокая чувствительность (10-12) позволяют определять микро количества веществ в сложных смесях;

- это очень гибкий метод, так как, изменяя состав водно-органических смесей, используемых в качестве подвижной фазы, можно на одной колонке обеспечить разделение соединений различной природы;

- селективность данного метода почти всегда значительно выше, чем других вариантов хроматографии для всех соединений, кроме сильнополярных;

- при использовании гидрофобных силикагелей быстро устанавливается равновесие между подвижной и неподвижной фазой, эти сорбенты отличаются высокой эффективностью разделения;

- можно осуществлять разделение соединений, растворимых как в воде, так и в органических растворителях;

- возможность использования в подвижной фазе буферных растворов может улучшить селективность и эффективность разделения ионогенных соединений.

Современные жидкостные хроматографы выпускаются в трех исполнениях: блочно-модульном, моноблочном и промежуточном (модульное исполнение в едином блоке). Выбор конфигурации модульного прибора определяется аналитической задачей. Модульная система позволяет быстро и легко собирать конкретную систему с минимальными затратами. На базе гибкой блочно-модульной системы можно создавать как простые приборы, так и сложные, с наращиванием блоков, пригодные для решения рутинных технологических задач и выполнения сложных научно-исследовательских измерений.

Моноблочная система в некоторых случаях выгодна в случае специализированных конкретных задач. Подобные преимущества имеет, и интегрированная система с заменяемыми блоками. Самыми распространенными хроматографическими системами являются системы, имеющие модульный принцип сборки. Широкий выбор модулей позволяет гибко решать различные аналитические задачи, быстро менять при необходимости конфигурацию системы с минимальными расходами.

Принципиальная схема жидкостного хроматографа состоит из трех основных частей: блока источника потока подвижной фазы (резервуар, насос, фильтр), блока разделения (устройство ввода проб, колонки) и блок детектирования. Блок разделения может также содержать форматор градиента подвижной фазы, дегазатор и устройство для сглаживания пульсаций давления. Для так называемых рутинных анализов хроматограф жидкостный может быть доукомплектован автосамплерами, насосами с функциями автоматической промывки колонок и т.д.

Фотометрические детекторы в ВЭЖХ используются наиболее часто (детектирование с их помощью

• Общая гигиена

составляет свыше 70% случаев). Принцип действия фотометрических детекторов основан на применении закона светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера. Большинство органических соединений (ароматические и гетероциклические соединения, вещества молекулы которых содержат функциональные группы С=О, С=S, N=0, N=N и сопряженные связи) имеют интенсивные полосы поглощения в диапазоне длин волн 200-800 нм, что и определяет широкое распространение фотометрических методов детектирования, в том числе и для анализа лекарственных препаратов.

Рефрактометрический детектор. В основе работы рефрактометрического детектора лежит непрерывная регистрация изменения показателя преломления элюата на выходе из колонки по сравнению с чистым элюентом. В свою очередь, показатель преломления изменяется пропорционально концентрации определяемого вещества. Рефрактометрический детектор является универсальным, и совместим практически с любой подвижной фазой. Он является незаменимым в тех случаях, когда определяемые компоненты не поглощают электромагнитное излучение в УФ и видимой области спектра, не обладают электрохимической активностью и флуоресценцией.

Основным недостатком рефрактометрического детектора является низкая чувствительность, которая может быть повышена за счет выбора максимально адекватной подвижной фазы: использованием элю-ента с очень высоким или очень низким показателем преломления. Кроме того, этот детектор требует тер-мостатирования с точностью до ±0.001°С, не подходит для градиентного элюирования.

Флуориметрический детектор. Метод ВЭЖХ с флуориметрическим детектированием благодаря высокой чувствительности и относительной простоте используется для надежного определения в матрицах сложного состава содержания ряда компонентов, как обладающих собственной флуоресценцией (полиядерные ароматические углеводороды, в том числе бенз(а)пирен, некоторые витамины), так и приобретающие ее в условиях анализа (К-нитрозоамины, некоторые микотоксины и др.). Благодаря флуориметрическому детектору мы можем определять такие показатели, как бенз(а)пирен и некоторые витамины. Данные соединения обладают собственной флуоресценцией. Поскольку эти компоненты обладают собственной флуоресценцией, существенно упрощается процесс пробоподго-товки, поскольку отпадает стадия получения флуоресцирующих производных.

Диодно-матричный детектор. Детектор УФ/видимого диапазона (предназначен для регистрации веществ, имеющих поглощение в этом диапазоне), чаще всего 190-700 нм. Отличительной особенностью является одновременное получение данных во всем диапазоне, с помощью, так называемой диод-

ной линейки (фотодиодной матрицы). Свет, прошедший через образец разлагается на спектр, затем весь спектр попадает на линейку фотодиодов, где и снимается сигнал. Детектор также позволяет снимать спектр в УФ/Видимом диапазоне, который можно использовать для идентификации веществ.

Электрохимические детекторы. Из группы электрохимических детекторов в ВЭЖХ наибольшее распространение получили кондуктометрический и амперометрический детекторы. Кондуктометриче-ский детектор широко применяется в ионной хроматографии. Детектирование основано на измерении электропроводности элюата, которая пропорциональна концентрации ионов. Для подавления фоновой электропроводности элюента часто используют подавляющую колонку. Амперометрический детектор подходит для детектирования всех соединений, способных окисляться или восстанавливаться в диапазоне потенциала, установленного на рабочем электроде. К рабочему электроду прикладывают постоянный потенциал, и измеряют предельный диффузионный ток при данном потенциале относительно электрода сравнения. Амперометрический детектор очень чувствительный и селективный. Он используется для определения фенолов, гормонов стресса (адреналина и норадреналина), пестицидов и нитрозоаминов.

В настоящее время существуют и другие возможности детектирования в ВЭЖХ - это комбинация ВЭЖХ с масс-спектрометрией для идентификации органических соединений и с атомно-абсорбционной спектрометрией для определения элементов. Это позволяет проводить исследования следующих показателей: меламин, аспартам, витамины А^,Е, хинин, патулин, 5-оксиметилфурфурол, бенз(а)пирен, афлатоксин М1, афлатоксин В1. По итогам 2015 г. в лаборатории ВЭЖХ было проведено 311 исследований в городе Владивостоке и 730 исследований по Приморскому краю.

Выводы:

1. Современная ВЭЖХ - один из самых эффективных методов разделения и анализа сложных смесей.

2. Разделение обычно происходит при комнатной температуре, поэтому метод применим для разделения веществ, не обладающих летучестью, и неустойчивых при высоких температурах.

3. Широкий выбор модулей позволяет гибко решать различные аналитические задачи, быстро менять при необходимости конфигурацию системы с минимальными расходами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Яшин Я.И., Яшин А.Я. Высокоэффективная жидкостная хроматография. Состояние и перспективы. Рос. хим. журн. 2002; 47(4): 64-79.

2. Шаповалова Е.Н., Пирогов А.В. Хроматографи-ческие методы анализа. - М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007. 109 с.

3. Глушак А.Я., Демичева Е.А., Вильямов А.О., Мильченко Е.А., Панченко М.Н. Санитарно-гигиеническая оценка подлинности молочной продукции. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2013; 52(2-3): 35-8.

4. Сиянова Н.А. Применение метода газожидкостной хроматографии при санитарно-гигиенических исследованиях. Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2012; 49(3-4): 156-7.

REFERENCES

1. Jashin Ja.I., Jashin A.Ja. Vysokojeffektivnaja zhid-kostnaja hromatografija. Sostojanie i perspektivy. Ros.

him. zhurn. 2002; 47(4): 64-79.

2. Shapovalova E.N., Pirogov A.V. Hromatografiches-kie metody analiza. - M.: MGU imeni M.V. Lomonosova, 2007. 109 s.

3. Glushak A.J., Demicheva E.A., Vil'jamov A.O., Mil'chenko E.A., Panchenko M.N. Sanitarno-gigieni-cheskaja ocenka podlinnosti molochnoj produkcii. Zdo-rov'e.Medicinskajajekologija. Nauka. 2013; 52(2-3): 35-8.

4. Sijanova N.A. Primenenie metoda gazozhidkostnoj hromatografii pri sanitarno-gigienicheskih issledova-nijah. Zdorov'e. Medicinskaja jekologija. Nauka. 2012; 49(3-4): 156-7.

Сведения об авторах

Хацаюк Александра Сергеевна - химик-эксперт лаборатории физико-химических методов исследований ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае», тел. 265-08-64; e-mail: sgm-risk@fguzpk.ru;

Павлова Олеся Евгеньевна - химик-эксперт лаборатории физико-химических методов исследований ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае», тел. 265-08-64; e-mail: sgm-risk@fguzpk.ru;

Эхова Марина Эриковна - врач санитарно-гигиенической лаборатории физико-химических методов исследований ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае», тел. 265-08-64; e-mail: sgm-risk@ fguzpk.ru.