CZ30380U1

CZ30380U1 - Osobní detektor inhibitorů cholinesteráz

Info

Publication number: CZ30380U1
Application number: CZ2016-33167U
Authority: CZ
Inventors: Vladimír Pitschmann; Lukáš Matějovský
Original assignee: Oritest Spol. S R.O.
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2017-02-21

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká konstrukce jednoduchého detektoru/biosenzoru vysoce toxických inhibitorů cholinesteráz, zejména pak vojensky významných nervově paralytických látek ve vodě, v ovzduší i na kontaminovaných površích.

Dosavadní stav techniky

Mezi nejjednodušší technické prostředky polní analýzy vojensky významných toxických látek, zejména ze skupiny inhibitorů cholinesteráz, patří kolorimetrické detektory. Nejpoužívanější z nich jsou indikační papírky a pásky, detekční trubičky a různé detekční soupravy nebo kapesní laboratoře navržené zpravidla pro zvláštní účely a pro specifické podmínky. Po technické stránce se jedná o jednoduché detekční prostředky, ačkoli jejich použití může vyžadovat speciální doplňky, například zařízení pro odběr vzorku vzduchu u detekčních trubiček, náhradní reagenty u souprav atd. Z technického a taktického hlediska zvláštní skupinu jednoduchých prostředků tvoří kolorimetrické osobní detektory, které jsou zpravidla určené k ochraně jednotlivce ve zvláště obtížných podmínkách, zejména pak když jsou odkázáni pouze na sebe. Osobní detektory zpravidla nevyžadují zvláštní technické doplňky a lze je použít pro kontrolu ovzduší, vody i povrchů.

V současné době (už od počátku 90. let) jev Armádě České republiky, ve složkách ochrany obyvatelstva Hasičského záchranného sboru České republiky i v některých dalších složkách integrovaného záchranného systému zaveden osobní detektor DETEHIT, který umožňuje rychlou a citlivou kontrolu ovzduší, vody a terénu na přítomnost nervově paralytických látek a organofosforových i karbamátových insekticidů. Ve světě se používají osobní detektory koncipované převážně jako detektory toxických par uvedených látek. Příkladem mohou být detektory NAVD (Anachemie, Kanada), DET INDIV mle F1 (Giat, Francie), CDK (IIBR, Izrael), detektor Akker Krutbruk (Švédsko) nebo detektor ze soupravy M256A1 (USA), který umožňuje zjištění - vedle jiných látek - i inhibitorů cholinesteráz.

Všechny osobní detektory, byť používají různé konstrukční prvky a matrice, mají společný analytický princip. Je to enzymatická (cholinesterázová) reakce, která je založená na hydrolýze vhodného substrátu enzymem cholinesterázou a na barevné indikaci jeho hydrolytického produktu. Stupeň inhibice enzymu (barevná změna) je pak úměrný koncentraci škodliviny.

Nejbližším řešením je osobní detektor DETEHIT, který obsahuje enzym acetylchoiinesterázu, substrát acetylthiocholin jodid a kyselinu 5,5’-dithiobis(2-nitrobenzoovou), která při normální funkci biochemického systému poskytuje žluté zabarvení, neboť je redukována hydrolyticky uvolněným thiocholinem, po inhibici enzymu toto zabarvení nevzniká [CZ 288576]. Jiné prostředky používají i enzym butyrylcholinesterázu a celou škálu substrátů, pH-indikátorů, redoxních indikátorů a chromogenních substrátů. Vzhledem k extrémní toxicitě inhibitorů cholinesteráz se použití enzymatické metody jeví i do budoucna jako nezbytné [Halámek E., Kobliha Z., Pitschmann V.: Analýza bojových chemických látek. Univerzita obrany. Brno 2007],

Přestože známá technická řešení zpravidla vynikají konstrukční jednoduchostí a vysokou citlivostí, mají i některé nevýhody a nedostatky, jako je omezené použití na určité prostředí (např. analýza ovzduší), méně výrazný barevný efekt, případně vysoké výrobní náklady (např. omezená dostupnost chromogenních substrátů ajejich stabilita) a nižší životnost detektorů/biosenzorů. Podstata technického řešení

Některé nevýhody dosavadního stavu do značné míry odstraňuje osobní detektor inhibitorů cholinesteráz, který je sestaven z plastové podložky I, na níž je nalepena detekční zóna 2 tvořená plošným porézním nosičem s mobilizovaným a stabilizovaným enzymem, etalon 3 tvořený bílým neupraveným plošným nosičem a konečně pracovní zóna 4 tvořená plošným porézním nosičem impregnovaným substrátem a chromogenním činidlem, které se redukcí hydrolyticky

-1 CZ 30380 Ul vzniklým thiocholinem odbarvuje, přičemž délka pracovní zóny je rovna součtu délek etalonu a detekční zóny.

Osobní detektor obsahuje enzym acetylcholinesterázu nebo butyrylcholinesterázu a kompatibilní substráty acetylthiocholin jodid nebo butyrylthiocholin jodid. Jako chromogenní činidla jsou s výhodou použity 2,6-dichlorfenolindofenol (barevný přechod modrá - bílá), N(2,3-dimethyl-5-oxo-1-fenyl-3-pyrazolin-4-yl)-2-chlor-5-sulfo-4-iminobenzochinon (červená - bílá), nebo V-ethyl-jV- [4- [4 [ethyl(3 -sulfofenyl)methyl] amino] fenyl] -fenylmethylen] -2,5 -cyklohexadien] -1 -yliden]-3-sulfo-benzenmethan aminiumnatrium hydroxid - vnitřní sůl (zelená - bílá). Enzym i všechna ostatní činidla a stabilizující látky jsou naneseny na plošném porézním nosiči z filtračního papíru, chromatografického papíru nebo celulózové tkaniny. Tyto nosiče pak tvoří jednotlivé zóny, které jsou nalepeny na plastovou podložku.

Příklad uskutečnění technického řešení

Osobní detektor, jehož konstrukční schéma je znázorněno na výkrese, je tvořen podložkou z plastu 1, na níž je nalepen nosič s mobilizovaným enzymem 2, etalon 3 a nosič impregnovaný substrátem a chromogenním činidlem 4. Použití detektoru pro analýzu vody je následující. Zóny detektoru s nosičem s mobilizovaným enzymem 2 a etalonem 3 se ponoří do analyzovaného vzorku, po uplynutí 1 minuty se detektor vyjme a ponechá nejméně 1 minutu inkubovat. Poté se plastová podložka přeloží a protilehlé nosiče přitisknou (po dobu minimálně 1 minuty) k sobě tak, aby zóna s nosičem se substrátem a chromogenním činidlem 4 překrývala oba zbývající nosiče (2, 3), které se tímto kontaktem zabarví. Po oddělení zón se sleduje rychlost odbarvení nosiče s mobilizovaným enzymem ve srovnání s etalonem, jehož zabarvení zůstane stabilní. Podobně se postupuje i při kontrole ovzduší nebo povrchů, s tím rozdílem, že detekční zóna a etalon se nejprve navlhčí vodou.

Nosič s enzymem 2 se připraví tak, že bílá celulózová tkanina se ponoří na dobu 25 minut do roztoku, který obsahuje butyrylcholinesterázu o specifické aktivitě lOnkat/ml, 3,5% hmotn. dextranu a 1,5 % hmotn. neiontové povrchově aktivní látky (Cl2 až 14 alkohol 7EO, Laureth-7) v tlumivém roztoku pH 7,4. Impregnovaná tkanina se vysuší při teplotě 20 až 25 °C.

Etalon 3 je tvořen bílou celulózovou tkaninou, stejnou, jaká byla použita k mobilizaci enzymu.

Nosič se substrátem a chromogenním činidlem 4 se připraví tak, že filtrační papír se ponoří na dobu 5 minut do roztoku, který obsahuje 0,5 % hmotn. butyrylthiocholinjodidu a 0,1 % hmotn. 2V-ethylW-[4-[4[ethyl(3-sulfofenyl)methyl]amino]fenyl]fenylmethylen]-2,5-cyklohexadien]-l-yliden]-3-sulfo-benzenmethan aminiumnatrium hydroxidu - vnitřní soli v methanolu. Impregnovaný papír se vysuší při teplotě 20 až 25 °C.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je využitelné při výrobě osobního detektoru inhibitorů cholinesteráz, určeného především ke kontrole vody, ovzduší a povrchů na přítomnost nervově paralytických látek jako nej významnějších složek chemických zbraní, ale může být použit i pro detekci organofosforových a karbamátových insekticidů běžně používaných v zemědělství.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Osobní detektor inhibitorů cholinesteráz, vyznačující se tím, že je sestaven z plastové podložky (1), na níž je nalepena detekční zóna (2) tvořená plošným porézním nosičem s mobilizovaným a stabilizovaným enzymem, etalon (3) tvořený bílým neupraveným plošným nosičem, a pracovní zóna (4) tvořená plošným porézním nosičem impregnovaným substrátem a chromogenním činidlem, které se redukcí hydrolyticky vzniklým thiocholinem odbarvuje, přičemž délka pracovní zóny je rovna součtu délek etalonu a detekční zóny.

-2CZ 30380 Ul

2. Osobní detektor inhibitorů cholinesteráz podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako enzym je použita acetylcholinesteráza nebo butyrylcholinesteráza.

3. Osobní detektor inhibitorů cholinesteráz podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako substrát je použit acetylthiocholin jodid nebo butyrylthiocholin jodid.

5 4. Osobní detektor inhibitorů cholinesteráz podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako chromogenní činidla jsou použity 2,6-dichlorfenolindofenol, V-(2,3-dimethyl-5-oxo-l-fenyl-3-pyrazolin-4-yl)-2-chlor-5-sulfo-4-iminobenzochinon nebo V-ethyl-ÍV-[4-[4[ethyl-(3-sulfofenyl)methyl]amino]fenyl]fenylmethylen]-2,5-cyklohexadien]-l-yliden]-3-sulfobenzenmethan aminiumnatrium hydroxid - vnitřní sůl.

ío 5. Osobní detektor inhibitorů cholinesteráz podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako plošný porézní nosič jsou použity filtrační papír, chromatografický papír nebo celulózová tkanina.