CS269160B1 - Způaob stanovení stopových koncentrací selenu v biologickém materiálu pomocí destruktivní neutronové aktivační analýzy - Google Patents

Abstract

Řešení ae týká analytické metody stanovení stopových množství selenu v biologickém materiálu destruktivní neutronovou aktivační analýzou. Podstata řešení spočívá v tom, že po ozáření v reaktoru je selen 75ge z mineralizovaného vzorku izolován radiochemickou separací s pomocí aromatických orthodiaminů a extrakce do organických rozpouštědel a měřen automatickým detektorem zářeni gama. Metodu lze využít především ve veterinární praxi při kontrole prevence a terapie chorob hospodářských zvířat vznikajících z nedostatku selenu, v živočišné výrobě, dále v základním výzkumu, ve zdravotnictví a v geologii k prospekci ložisek.

Description

Vynález se týká způsobu stanovení stopových koncentrací selenu v biologickém materiálu pomocí neutronové aktivační analýzy.

Selen je nezbytný stopový prvek, jehož nedostatečný přívod způsobuje onemocnění u řady živočišných druhů. V těch oblastech světa, kde je obsah selenu v půdě a rostlinách nízký, se vyskytují choroby hospodářských zvířat z jeho nedostatku a selen je nutno preventivně nebo terapeuticky těmto zvířatům podávat.

V posledních letech je stále větší pozornost řady laboratoří věnována i možnému působení selenu na řadu onemocnění u člověka. Jeho nízký přívod je spojován s vyš ším výskytem především chorob nádorových a kardiovaskulárních. Z těchto důvodů je nutné rozvíjet citlivé metody pro stanovení tohoto stopového prvku v biologickém ma teriálu

Nejčastěji užívanou metodou pro stanovení stopových hladin selenu v biologickém materiálu je fluorimetrie, v posledním' desetiletí se ve stále větší míře užívá i atomová absorpční spektrofotometrie. K nejcitlivějším metodám náleží neutronová aktivační analýza, jak nedestruktivní, ,tak metoda s radiochemickou separací. Se stanovení selenu aktivační analýzou se ve většině případů využívá radionuklidů ^^Se, vznikajícího ze stabilního izotopu ^Se aktivací v reaktoru /^⁴Se/n, /^Se/. Badionuklid je gama zářič s vhodným energetickým zastoupením /energetické linky 121, 136, 264, 279 a 400 keV/ a dostatečně dlouhým poločasem rozpadu /121 dní/. V některých případech bylo využito i měření jiných radionuklidů selenu, především ^^^mSe a ⁸¹ Se - Jejich poločas rozpadu je však velmi krátký /17*5 sec a 18 min/ a proto je třeba měření provádět bezprostředně po aktivaci.

Nedestruktivní neutronová aktivační analýza vyžaduje speciální přístrojové vybavení; doba měření jednoho vzorku pro stanovení koncentrace selenu se pohybuje v rozmezí 2 až 6 hodin. Ke zvýšení citlivosti této metody, k zjednodušení měření radioaktivity i k odstranění interferencí matrice biologického materiálu byla proto vypracována řada způsobů radiochemické separace selenu, například destilace s kyselinou bromovodíkovou sledovaná dalším purifikačním krokem /Bosenberg B.J., J. Badioanal. Chem. 30:109, 1979/, precipitace selenu v elementární formě kyselinou askorbovou /Orvini E. a Gallorini M., J. Badioanal. Chem. 71:75, 1982/, hydroxylamin hydrochloridem /Damsgaard B. et al., Modem Trends in Activation Analysis, 6th Modern Trends Conference, University of Toronto, Canada 1981, str. 76/ nebo extrakce selenu /Hoede D. et al., Badiochem. Badioanal· Lett· 23:379, 1975/· Detekční limit těchto způsobů se pohybuje od 2 do 2 000 ng selenu, chemický výtěžek od 70 % do 90 %. Metody separace, založené na principu destilace selenu mají uspokojivou citlivost, nejsou však použitelné pro větší série vzorků. Při precipitačních postupech může docházet ke kontaminaci jinými radionuklidy. Naproti tomu radiochemické separace většinou nevyžadují speciální detekční vybavení ke stanovení radionuklidů selenu a umožňují měření radioaktivity na běžně dostupných gama automatech, kterými je vybavena řada laboratoří.

Nevýhodou uvedených radiochemických separací odstraňuje způsob stanovení stopových koncentrací selenu podle vynálezu, jehož podstatou je, že po ozáření v reaktoru se radionuklid selenu Se z mineralizovaného vzorku extrahuje kyselinou solnou na selen 7$se⁴⁺ _{a nec}hd _se reagovat s orthofenylendiaminem, potom se extrahuje do tolu enu a změří se radioaktivita. Způsob podle vynálezu využívá známé metody stanovení selenu fluorimetrickou metodou, tj. reakce neradioaktivního selenu Se⁴⁺ e aromatickými orthodiaminy za vzniku selenodiazolů, extrahovatelných do organických rozpouštědel; tato reakce je vysoce specifická pro selen /Brown M.W. a Watkinson J.H., Anal. Chem. Acta 89:29, Koh T.8. a Benson T.H., J. Assoc. Off. Anal. Chem. 66:918, 1983/.

Pro překládanou radiochemickou separaci selenu byl zvolen orthofenylendiamin, který Je u nás komerčně dostupný na rozdíl od řady dalších orthodiaminů. Badiochemickou separací selenu je samozřejmě možno provádět s jakýmkoliv jiným orthodiaminem.

CS 269 160 Bl filtrační papír, usuší as , vloží meal dvě krycí sklíčka, zataví do polyethylenové fózabalí do alobalu.

riálu lie a b/

Příprava srovnávacích standardů

Pro ověření správnosti .každá sárí, stanovení hladin selenu v biologickém nataje nutné použít standardní biologická materiály s o.rtifikovanou hodnotou kon-

Popis metody

1/ Příprava standardů a vzorků pro ozáření v reaktoru /aktivaci/ a/ Příprava anorganických standardů selenu

Standardy lze připravit.z chemicky _ei._Mho kyeliůníku seleničitého, aeleničitanu sodného nebo z kovového selenu. Roztok o známé koncentraci aelenu se nanese na centrace selenu /například standardní referenční materiály National Bureau of Standards /SRM KBS/ nebo Standardy Mezinárodní atomové agentury - International Atomic Energy Agency /IAEA/. Výběr standardu je třeba volit podle typu zkoumaného biologického materiálu. Z práškového standardu se na hydraulickém lisu zhotoví tableta o hmotnosti cca 100 až 300. mg, zataví se do polyethylenové fólie a zabalí do alobalu.

c/ Příprava vzorků biologického materiálu

Vlhký vzorek se zváží, lyofilizuje /při lyofilizaci nedochází, na rozdíl od sušení, ke ztrátám selenu s biologického materiálu/, stanoví se suchá váha, zhotoví se tableta o hmotnosti cca 100 až 500 mg, ktorá se zataví do polyethylenové fólie a zabalí do alobalu.

2/ Ozařováni

- Vzorky spolu a elementárními standardy a referenčními standardy jsou v ozařovacím pouzdru ozářeny v aktivní zóně reaktoru po dobu 15 až 20 hodin.

3/ Radiochemická separace ' a/ Mineralizace

Po vyzáření krátkodobých radionuklidů, tj. cca po třech týdnech, jsou vzorky rozbaleny, zváženy a mineralizovány na mokré cestě a odpařením do sucha pomocí HNO^, HCIO^ a MgClg. /Je možno použít i jiného způsobu mineralizace, například s HK0-, HC10,. a “ ^T tomto připadl je však nutno před dalším postupem u každého vzorku upravit pH./ .

b/ Převedení na

Po skončení mineralizace je radioaktivní selen převeden na čtyřmocnou fomu pomocí HC1 s opětovným odpaření* do sucha.

c/ Tvorba selenodiazolu, tj. reakce ⁷⁵Se⁴* s orthodiamine*

Reakce je provedena při kyselé* pH ve eměai, obsahující nineralizát, kyselinu ethylendiamintetraootovou /EDTA/, HC1, orthodiamin a hydroxylamin hydrochlorid. Doba a teplota nutné k reakci závisí na užitém arthodiaminu.

d/ Extrakce ^Se-selenodiazolu

Po přidání extrakčního činidla a protřepání je vzorek ponechán v klidu až do úplného rozdělení vodné'a organické fáze. Potom se odebere alikvotní část extrakčního činidla, obsahujícího ⁵Se-selenodiazol, na stanovení radioaktivity.

4/ Měření radioaktivity . 75

Radioaktivitu selenu Se je možno měřit na kterémkoliv přístroji pro detekci záření gama.

Reakce selenu s orthodiaminy je vysoce specifická, chemický výtěžek je 95 až 98%. Na rozdíl od ostatních metod pro stanovení stopových koncentrací selenu nemá předkládaná radiochemická separace žádné interference; navíc není nutné používat vysoce čistých chemikálií /například u fluorimetrické zetody pro stanovení selenu je nutno používat diasinonaftalen, vyráběný pouze firmou Aldrich s velmi nízkým obsahem selenu a dovozní extrakční činidla vysoké čistoty, která nezvyšují pozadí fluorescence; u ato

CS 269 160 Bl 3 mové absorpční spektrofotometr!· je nezbytné užití chemikálií s co nejnižším obsahem selenu, aby se snížil obsah selenu ve slepých mineralizátech/. Všechny chemikálie používané při popsaném způsobu radiochemické separace /s výjimkou standardních referenčních materiálů/ jsou v tuzemsku dostupné /dodává Lachema/. Ve srovnání 3 jinými způsoby radiochemické separace je u předkládané metody počet nezbytných kroků omezen na minimum a umožňuje současné stanovení několika desítek vzorků. Ztráty selenu jsou zanedbatelné - celý proces od počátku mineralizace až po odběr extrahované frakce na měření radioaktivity probíhá v jedné nádobce. Mineralizace s odpařením do sucha nevyžaduje úpravu pH při dalším postupu, čímž se celý proces zjednodušuje.

Na rozdíl od fluorimetrie, kde je nutno extrahovanou frakci uchovávat've tmě, aby nedocházelo ke změnám fluorescence, se radioaktivita extrahované frakce nemění a její měření není nutno provádět bezprostředně po přípravě vzorků. Měření radioaktivity vyžaduje 1 až 5 minut na vzorek a lze je provádět na automatickém gama detektoru. Detekční limit metody je srovnatelný se Špičkovými metodami pro stanovení selenu a výrazně lepší než ú většiny popsaných radiochemickýeh separací - 0,5 ng selenu.

Příklad

Stanovení selenu v biologickém materiálu radiochemiekou separací.

Vzorky čerstvé lidské, krve /cca 1 g/ byly zváženy, lyofilizovány, stanovena suchá váha, tabletovány /100 až 200 mg/ a zabaleny do polyethylenové fólie a do alobalu. Stejným způsobem byly tabletovány a baleny MBS standardy. Elementární standardy selenu byly připraveny z HágSeO^ /Lachema/. Roztok seleničitanu sodného byl pipetován v množství obsahujíaím 17*863 /Ug Se na 10 mm disk filtračního pap-íru, sušen, vložen mezi dvě krycí sklíčka a zabalen do polyethylenové fólie a do. alobalu.

Vzorky byly spolu se standardy aktivovány 20 hodin v aktivní zóně reaktoru /WR-S/ při neutronovém toku 2.10¹¾. cm², s“¹. Po třech týdnech byly vzorky rozbaleny, zváženy, přidáno 5 ml koncentrované kyseliny dusičné a ponechány 48 hodin. Potom byl přidán nosič neradioaktivního selenu v dávce 100 /Ug Se/ml/ a provedena mineralizace pomocí směsi HXO^, HCIO^ a JfgCl₂ s úplným odpařením mineralizátu do sucha. Po skončení mineralizace byly přidány-2 ml 12% HC1 a vzorek byl opšt odpařen do sucha při teplotš 90 až 100 °C. Potom byl přidán 1 ml 12% HC1, 1 ml 5% EDTA /roztok dvojsodné soli v deionizované vodé/* 1 ml 1% roztoku hydroxylamin hydroohloridu /roztok v 0,1 HCÍ/, 2 ml deionizované vody a 1 ml 2% roztoku orthofenylendiaminu /v 0,1 X Hol/. Roztok orthofenylendiaminu byl připraven těsně před použitím. Vzorky byly ponechány reagovat ve tmě po dobu 2 hodin při pokojové teplotě, potom byly přidány 3 ml toluenu a třepáno 2 minuty. Po třiceti minutách, kdy jsou již obš složky dobře odděleny, byly odebrány 2 ml toluenové frakce pro stánovení radioaktivity. Radioaktivita byla měřena sc in til a čním studnovým Xal/Tl/ detektorem /na přístroji Automatic Gamma Counting System firmy Searle, USA/. .

Pro kontrolu metody byly stejným postupem zpracovány i NBS standardy 1577 /Bovine Liver - hovězí játra/ a 1569 /Rice Flour - rýžová mouka/. Hladiny selenu byly vypočítány z hodnot elementárního standardu. Standard, obsahující 17,863/Ug Se byl rozpuštěn ve 2 ml HXO-j a potom byl naředěn pomocí 0,1 X HC1 na koncentrace 357, 179, 71, 36 a 18 ng 8e/ml. 1 ml každého z takto naředěných standardů byl zpracován stejným postupem jako.vzorky.

Tab. č. 1 o názvu Koncentrace selenu ve standardních referenčních materiálech stanovená radiochemickou separací a srovnání s certifikovanými hodnotami koncentrací selenu uvádí výsledky stanovení hladin selenu ve standardních referenčních materiálech /XBS 1577 Bovine Liver a XBS 1569 Rice Flour/ ve srovnání s certifikovanými hodnotami hladin selenu.

CS 269 160 Bl

Tab. 1 Koncentrace selenu ve standardních referenčních materiálech stanovená rádi©chemickou separací a srovnání s certifikovanými hodnotami koncentrací selenu

Selen - ng/g suchá váhy

Stanovení radiochemickou separací

Certifikovaná hodnota

NBS 1 577 Bovine Liver /hovězí játra/ ri = 5

064 ♦ 27

100 + 100

HBS 1 569 Biče Elour /rýžová mouka/ n = 4

500 + 9

400 + 100

Výsledky stanovení koncentrace selenu ve vzorcích lidské krve, vyjádřené v ng

Se/ml krve, jsou uvedeny v tab. δ. 2

Tab. 2 Koncentrace selenu v lidské krvi /ng Se/ml/

Vzorek č. ' ' Koncentrace Se - ng/ml

1	61
2 .	53
3	33
4	74
5	37
6	28
7	54
8	46
9	66
10	• 65
11	59
12	89
13	82
14	58
15	67
16	57
17	63
18	145'

⁺osoba trvale žijící mimo území ČSFB

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob stanovení stopových koncentrací selenu v biologickém materiálu pomocí struktivní neutronové aktivační analýzy, vyznačující se tím, že po ozáření v reaktoru..::· 75 · se radionuklid selenu Se z mineralizovaného vzorku extrahuje kyselinou solnou na 7 ζ A4· '⁷Se* a nechá se reagovat s orthofenylendiaminem, potom se extrahuje toluenem a změří se radioaktivita.