RU2528902C1 - Method of identifying nanodispersed silicon dioxide particles in whole blood - Google Patents
Method of identifying nanodispersed silicon dioxide particles in whole blood Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528902C1 RU2528902C1 RU2013132076/15A RU2013132076A RU2528902C1 RU 2528902 C1 RU2528902 C1 RU 2528902C1 RU 2013132076/15 A RU2013132076/15 A RU 2013132076/15A RU 2013132076 A RU2013132076 A RU 2013132076A RU 2528902 C1 RU2528902 C1 RU 2528902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- sample
- histogram
- whole blood
- silicon
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гигиены, санитарии и медицины, в частности к способам лабораторной диагностики содержания нанодисперсных частиц диоксида кремния в организме работающих, к факторам риска в воздухе рабочей зоны которых относится диоксид кремния, и может быть использован для обоснования санитарно-гигиенических мероприятий по предупреждению и устранению воздействия нанодисперсных соединений, обуславливающих формирование неинфекционной патологии.The invention relates to the field of hygiene, sanitation and medicine, in particular to methods for laboratory diagnostics of the content of nanosized particles of silicon dioxide in the body of workers, to the risk factors in the air of the working zone of which silicon dioxide is used, and can be used to justify sanitary and hygienic measures to prevent and the elimination of the effects of nanodispersed compounds, causing the formation of non-infectious pathology.
Одним из распространенных факторов, присутствующих в воздухе рабочей зоны предприятий металлургического и машиностроительного профиля, является нанодисперсный диоксид кремния, который при ингаляционном поступлении обуславливает не только прямой цитотоксический эффект на паренхиму дыхательных путей работающего, но и активирует перекисное окисление липидов при резорбтивном действии на системном уровне при альвеолярно-капиллярной диффузии. Это может привести к формированию каскада патогенных реакций, которые обуславливают риск развития неинфекционной патологии дыхательных путей.One of the common factors present in the air of the working zone of metallurgical and machine-building enterprises is nanodispersed silicon dioxide, which, when inhaled, not only causes a direct cytotoxic effect on the parenchyma of the respiratory tract, but also activates lipid peroxidation with a resorptive effect at the systemic level alveolar capillary diffusion. This can lead to the formation of a cascade of pathogenic reactions, which cause a risk of non-infectious pathology of the respiratory tract.
При этом следует отметить, что диоксид кремния присутствует во всех тканях человеческого организма крови человека и его норма в крови составляет до 1 мг/см3 (Комитет по пищевым добавкам ВОЗ, 1973). Данное значение установлено для кремния традиционной дисперсности. Для нанодисперсного кремния норматива не установлено.It should be noted that silicon dioxide is present in all tissues of the human body of human blood and its norm in the blood is up to 1 mg / cm 3 (WHO Committee on Food Additives, 1973). This value is established for silicon with traditional dispersion. For nanosized silicon, no standard has been established.
Из уровня техники известны технические решения, которые позволяют определять концентрацию диоксида кремния в растворах (авт. свид. СССР №1503006; патенты РФ №2006849; 2082964).Technical solutions are known from the prior art that make it possible to determine the concentration of silicon dioxide in solutions (ed. Certificate of the USSR No. 1503006; RF patents No. 2006849; 2082964).
Так согласно авт. свид. СССР №1503006 способ включает перевод кремния в гетерокомплексное соединение с молибдатом аммония, восстановление, подщелачивание раствора до рH 7,5-10,5, затем подкисление раствора до рH 1,0-2,5 и фотометрирование. Способ позволяет повысить чувствительность и точность анализа.So according to the author. testimonial. USSR No. 1503006, the method includes transferring silicon into a heterocomplex compound with ammonium molybdate, reducing, alkalizing the solution to pH 7.5-10.5, then acidifying the solution to pH 1.0-2.5 and photometric analysis. The method improves the sensitivity and accuracy of the analysis.
По патенту РФ №2006849 известен способ определения следовых количеств кремния в очищенных водах. Его сущность заключается в следующем: к пробе добавляют метилэтилкетон, растворы молибдата аммония и соляной кислоты, облучают раствор излучением с частотой 100±10 МГц и проводят вольт-амперометрическое определение искомого компонента. Преимущественная область использования известного изобретения на тепловых электростанциях для экспрессного и чувствительного определения следовых количеств кремния в очищенных водах.According to RF patent No. 2006849, a method is known for determining trace amounts of silicon in purified waters. Its essence is as follows: methyl ethyl ketone, solutions of ammonium molybdate and hydrochloric acid are added to the sample, the solution is irradiated with radiation at a frequency of 100 ± 10 MHz, and voltammetric determination of the desired component is carried out. The preferred area of use of the known invention in thermal power plants for the express and sensitive determination of trace amounts of silicon in purified waters.
Согласно патенту РФ №2082964 изобретение «Способ определения кремния в растворах» относится к области аналитической химии, а именно к электрохимическим методам определения кремния, и может быть использовано на предприятиях химической промышленности для прямого определения кремния в растворах. Способ заключается в добавлении к анализируемой пробе 10-15%-ного раствора сульфата натрия, метилэтилкетона, растворов соляной кислоты и молибдена аммония и вольтамперометрическом детектировании молибдокремниевой гетерополикислоты на угольном пастовом электроде.According to the patent of the Russian Federation No. 2082964, the invention "Method for the determination of silicon in solutions" relates to the field of analytical chemistry, namely to electrochemical methods for the determination of silicon, and can be used at chemical enterprises for the direct determination of silicon in solutions. The method consists in adding to the test sample a 10-15% solution of sodium sulfate, methyl ethyl ketone, solutions of hydrochloric acid and ammonium molybdenum and voltammetric detection of molybdenum silicon heteropoly acid on a carbon paste electrode.
Однако все известные технические решения неприменимы для исследования цельной крови, а кроме того, не предназначены для установления наличия диоксида кремния наноразмерной дисперсности.However, all known technical solutions are not applicable for the study of whole blood, and in addition, are not intended to establish the presence of silicon dioxide of nanosized dispersion.
Также из патента РФ №2361190 известен способ определения концентрации наночастиц в растворе или биоткани. Это изобретение относится к области нано- и биомедицинских технологий. Известный способ включает зондирование объемной среды, содержащей наночастицы, оптическим излучением с помощью низкокогерентного оптического томографа, измерение размера фокального пятна зондирующего пучка D, длины продольной когерентности ΔLc, определение объема когерентности ΔVc=πD2ΔLc/4, получение цифрового двумерного изображения, каждый пиксел которого пропорционален интенсивности обратно-отраженного излучения из объема когерентности, путем сканирования зондирующего пучка по двум поперечным координатам при фиксированной продольной оптической длине в опорном плече интерферометра томографа либо одной из поперечных координат зондирующего пучка и продольной координаты в опорном плече. Добиваются дискретного изображения путем фиксированного разведения раствора с наночастицами, выделяют площадь на двумерном изображении S и определяют концентрацию наночастиц в единице объема V по числу отражающих пикселей с интенсивностью, превышающей уровень шума из выделенной площади.Also, from the patent of the Russian Federation No. 2361190, a method for determining the concentration of nanoparticles in a solution or biological tissue is known. This invention relates to the field of nano- and biomedical technologies. The known method includes sensing a volume medium containing nanoparticles with optical radiation using a low coherence optical tomograph, measuring the size of the focal spot of the probe beam D, the length of the longitudinal coherence ΔLc, determining the coherence volume ΔVc = πD2ΔLc / 4, obtaining a digital two-dimensional image, each pixel of which is proportional to the intensity back-reflected radiation from the coherence volume, by scanning the probe beam along two transverse coordinates with a fixed longitudinal second optical length of the reference arm of the interferometer tomograph or one of the transverse coordinate of the probe beam and longitudinal coordinates in the reference arm. A discrete image is achieved by fixed dilution of the solution with nanoparticles, the area on the two-dimensional image S is extracted, and the concentration of nanoparticles per unit volume V is determined by the number of reflecting pixels with an intensity exceeding the noise level from the selected area.
Техническим результатом известного способа является возможность определения пространственного распределения наночастиц в объеме, а также динамики поведения наночастиц при исследовании процессов диффузии или агрегации и оседания.The technical result of the known method is the ability to determine the spatial distribution of nanoparticles in the volume, as well as the dynamics of the behavior of nanoparticles in the study of diffusion or aggregation and sedimentation processes.
Однако указанный известный способ не позволяет идентифицировать элементный состав частиц, что не позволяет установить наличие частиц кремния среди белковых компонентов биосреды нанодисперсного диапазона.However, the specified known method does not allow to identify the elemental composition of the particles, which does not allow to establish the presence of silicon particles among the protein components of the biomedium of the nanodispersed range.
Из уровня техники известен Способ идентификации и контроля концентрации нанообъектов в дисперсных средах (Патент РФ №2411513), согласно которому изготавливают резонансно-туннельную структуру, включающую два инжекционных слоя, между которыми располагаются два барьерных слоя и квантово-размерный слой, формирующий потенциальную яму, отличающемся тем, что предварительно изготавливают структуру, включающую инжекционный слой в виде пластины из металла или полупроводника, на одной из поверхности которой формируют первый барьерный слой в виде оксида или нитрида материала инжекционного слоя, далее из исследуемой дисперсной среды отбирают часть массой mn, смешивают ее с легко испаряемой жидкостью (спирт, ацетон и т.д.) и путем ультрацентрифугирования отделяют смесь жидкости с частицами менее 10 нм, при этом оставшуюся часть дисперсной среды с частицами более 10 нм отделяют от жидкости и определяют ее массу mc, затем для формирования потенциальной ямы смесь с частицами менее 10 нм диспергируют в закрытом объеме и осаждают на поверхность первого барьерного слоя ранее подготовленной структуры, в процессе осаждения смеси температуру структуры устанавливают на уровне 5-10°C ниже температуры кипения используемой жидкости и заканчивают осаждение исследуемой дисперсной среды, когда толщина сплошного слоя достигнет значения, при котором проявляется квантово-размерный эффект (10-30 нм), затем осуществляют сушку при температуре 300°C в течение 10-15 минут, далее на полученном слое из исследуемой дисперсной среды методом магнетронного напыления формируют второй барьерный слой из диэлектрического материала и следующий за ним второй инжекционный слой из проводящего материала, затем полученную в результате вышеописанных операций резонансно-туннельную структуру подключают к схеме, состоящей из последовательно соединенных блока питания, регистратора тока, переменного резистора и параллельно подключенного к резонансно-туннельной структуре регистратора напряжения, меняют с помощью переменного резистора напряжение на туннельно-резонансной структуре от 0 B до 10 B, при этом на регистраторах тока и напряжения измеряют значения тока и напряжения, по которым строят вольтамперную характеристику, далее на графике вольтамперной характеристики определяют локальные максимумы тока и фиксируют соответствующие им значения резонансных потенциалов, по которым идентифицируют находящиеся в слое исследуемой дисперсной среды нанообъекты, используя базу данных резонансных потенциалов, полученную при проведении экспериментов на среде, содержащей известные нанообъекты с установленной концентрацией, далее по значениям тока для соответствующих резонансных потенциалов, массам mn, mc и полученному аналитическому выражению определяют концентрацию нанообъектов.The prior art method for identifying and controlling the concentration of nano-objects in dispersed media (RF Patent No. 2411513), according to which a resonant tunneling structure is made up of two injection layers, between which are two barrier layers and a quantum-dimensional layer that forms a potential well that differs the fact that pre-fabricated structure comprising an injection layer in the form of a plate of metal or a semiconductor, on one of the surface of which the first barrier layer is formed in the form oxide or nitride of the material of the injection layer, then a part of mass m n is taken from the dispersed medium under study, mixed with an easily evaporated liquid (alcohol, acetone, etc.) and a mixture of liquid with particles less than 10 nm is separated by ultracentrifugation, while the remaining part a dispersed medium with particles of more than 10 nm is separated from the liquid and its mass m c is determined, then, to form a potential well, a mixture with particles of less than 10 nm is dispersed in a closed volume and deposited on the surface of the first barrier layer previously prepared with structures, during the deposition of the mixture, the temperature of the structure is set at 5-10 ° C below the boiling point of the liquid used and the deposition of the investigated dispersed medium is completed when the thickness of the continuous layer reaches a value at which a quantum-size effect appears (10-30 nm), then drying is carried out at a temperature of 300 ° C for 10-15 minutes, then a second barrier layer of a dielectric material is formed on the obtained layer from the disperse medium under study by magnetron sputtering and the second th injection layer of conductive material, then the resonant tunnel structure obtained as a result of the above operations is connected to a circuit consisting of a series-connected power supply unit, a current recorder, a variable resistor and a voltage recorder connected in parallel to the resonant tunnel structure, the voltage is changed using a variable resistor on a tunnel-resonance structure from 0 V to 10 V, while the current and voltage recorders measure the values of current and voltage from which the volt is built ampere characteristic, then, on the graph of the current-voltage characteristic, local current maxima are determined and the corresponding resonance potentials are recorded, which are used to identify the nano-objects located in the layer of the dispersed medium under study, using the database of resonant potentials obtained by conducting experiments on a medium containing known nano-objects with a fixed concentration , further, according to the current values for the corresponding resonant potentials, the masses m n , m c and the analytical result obtained The concentration of nanoobjects is determined by the image.
Однако этот способ является очень сложным в реализации и не позволяет идентифицировать частицы по химическому составу, определяя их концентрацию.However, this method is very difficult to implement and does not allow to identify particles by chemical composition, determining their concentration.
Также из уровня техники известны Методические рекомендации МР 1.2.2641-10 «Определение приоритетных видов наноматериалов в. объектах окружающей среды, живых организмах и пищевых продуктах», утвержденных Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 24 мая 2010 г. Указанные Методические рекомендации определяют методы исследования содержания наночастиц и наноматериалов искусственного происхождения в некоторых видах пищевых продуктов и компонентах биоты.Also known in the prior art are Methodical Recommendations MP 1.2.2641-10 “Identification of Priority Types of Nanomaterials c. environmental objects, living organisms and food products ”approved by the Head of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being. Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation G.G. Onishchenko May 24, 2010 These Methodological Recommendations determine the methods for studying the content of artificial nanoparticles and nanomaterials in certain types of food products and biota components.
В указанных МР представлено два основных способа анализа химического состава наноматериалов в составе биологических объектов.In these MRs, two main methods for analyzing the chemical composition of nanomaterials as part of biological objects are presented.
1. Атомно-эмиссионная спектрофотометрия. При реализации данного способа описана обработка биопроб концентрированной азотной кислотой при открытом автоклавном разложении. Но для определения кремния этот способ не подходит, т.к. кремний нерастворим в азотной кислоте.1. Atomic emission spectrophotometry. When implementing this method, the processing of biological samples with concentrated nitric acid is described with an open autoclave decomposition. But for the determination of silicon, this method is not suitable, because silicon is insoluble in nitric acid.
2. Масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой с применением электротермической атомизации или лазерной абляции.2. Inductively coupled plasma mass spectrometry using electrothermal atomization or laser ablation.
Однако указанный известный способ имеет следующие недостатки:However, this known method has the following disadvantages:
- оба указанных в МР способа анализа не позволяют установить размерность частиц, а только химический состав;- both methods of analysis indicated in MR do not allow to establish the particle size, but only the chemical composition;
- невозможность идентифицировать диоксид кремния, т.к. кремний не растворим в азотной кислоте;- the inability to identify silicon dioxide, because silicon is insoluble in nitric acid;
- невозможность идентифицировать диоксид кремния в цельной крови, т.к. известный способ предназначен для исследования только гистологических объектов - биотканей, и все операции пробоподготовки рассчитаны на исследования именно такого объекта;- the inability to identify silicon dioxide in whole blood, because the known method is intended to study only histological objects - biological tissues, and all operations of sample preparation are designed to study just such an object;
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении установления наличия наночастиц диоксида кремния в пробе цельной крови.The technical result achieved by the invention is to ensure the establishment of the presence of silicon dioxide nanoparticles in a sample of whole blood.
Указанный технический результат обеспечивается предлагаемым способом идентификации нанодисперсных частиц диоксида кремния в цельной крови, согласно которому у работника, к факторам риска в воздухе рабочей зоны которого относится диоксид кремния, отбирают венозную цельную кровь и делят ее на две исследуемые пробы, первую пробу подвергают исследованию рентгеновским энергодисперсионным микроанализом, устанавливая при этом наличие в пробе кремния на уровне порога обнаружения, вторую пробу крови, смешанную в объемном соотношении 1:1 с раствором гепарина в концентрации 5000 МЕ/мл, подвергают исследованию методом динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией, определяя при этом размер выявленных частиц диоксида кремния и выполняя графическое построение первой гистограммы распределения их размеров, далее также методом динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией исследуют первый контрольный образец, представляющий собой водную суспензию нанодисперсного диоксида кремния, с построением второй гистограммы распределения размеров частиц и затем исследуют второй контрольный образец, представляющий собой смешанную в объемном соотношении 1:1 с раствором гепарина в концентрации 5000 МЕ/мл венозную цельную кровь индивида, не подвергавшегося воздействию диоксида кремния, с построением третьей гистограммы распределения размеров частиц, производят графическое наложение первой, второй и третьей гистограмм и при совпадении хотя бы части пиков по показателю распределения частиц первой гистограммы с пиками на второй и третьей указанных гистограммах при одновременном установлении наличия в пробе крови кремния на уровне порога обнаружения рентгеновским энергодисперсионным микроанализом считают наличие нанодисперсных частиц диоксида кремния в цельной крови доказанным.The indicated technical result is ensured by the proposed method for identifying nanosized particles of silicon dioxide in whole blood, according to which the employee, who takes into account the risk factors in the air of the working zone of silicon dioxide, takes venous whole blood and divides it into two test samples, the first sample is subjected to X-ray energy dispersive testing. microanalysis, while establishing the presence of a silicon sample at the level of the detection threshold, a second blood sample mixed in a volume ratio of 1: 1 with heparin at a concentration of 5000 IU / ml is subjected to dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy, determining the size of the detected particles of silicon dioxide and graphically plotting the first histogram of their size distribution, then the first control sample is also examined by dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy representing an aqueous suspension of nanosized silica, with the construction of a second histogram of the distribution particle size and then examine the second control sample, which is mixed in a volume ratio of 1: 1 with a solution of heparin at a concentration of 5000 IU / ml venous whole blood of an individual not exposed to silicon dioxide, with the construction of a third histogram of the distribution of particle sizes, produce a graphical overlay of the first , the second and third histograms and if at least part of the peaks coincides in terms of the particle distribution of the first histogram with the peaks in the second and third indicated histograms at the same time SG establishing the presence in the blood sample on the silicon level threshold detection energy dispersive X-ray microanalysis considered presence nanosized silica particles in whole blood proved.
Первый контрольный образец представляет собой водную суспензию нанодисперсного диоксида кремния, синтезированного методом жидкокристаллического темплатирования.The first control sample is an aqueous suspension of nanosized silica synthesized by liquid crystal templating.
Поставленный технический результат достигается за счет следующего.The technical result is achieved due to the following.
Благодаря тому что в предлагаемом способе используют два метода исследования: рентгеновский энергодисперсионный микроанализ и метод динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией, повышается информативность.Due to the fact that the proposed method uses two research methods: X-ray energy dispersive microanalysis and dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy, the information content is increased.
Причем при рентгеновском энергодисперсионном микроанализе для визуализации используется сканирующий микроскоп, что дешевле, но с рентгено-спектральной приставкой, что позволяет установить в цельной крови наличие исследуемого химического элемента без проведения длительной пробоподготовки, которая может привести к агрегации наночастиц и, следовательно, к потере точности определения. При этом следует пояснить, что этим методом возможно определение в крови кремния как элемента. Соединения кремния идентифицируются в виде отдельных элементов.Moreover, when using X-ray energy dispersive microanalysis, a scanning microscope is used for visualization, which is cheaper, but with an X-ray spectral attachment, which makes it possible to establish the presence of the studied chemical element in whole blood without lengthy sample preparation, which can lead to aggregation of nanoparticles and, consequently, to a loss in determination accuracy . It should be clarified that this method can be used to determine silicon as an element in the blood. Silicon compounds are identified as individual elements.
Метод динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией, с помощью которого исследуют вторую пробу крови, позволяет определять размеры выявленных частиц диоксида кремния, т.к. именно по этому показателю судят о наличии наночастиц в пробе.The method of dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy, with the help of which a second blood sample is examined, makes it possible to determine the sizes of the detected particles of silicon dioxide, because it is by this indicator that the presence of nanoparticles in the sample is judged.
Первый контрольный образец, представляющий собой водную суспензию нанодисперсного диоксида кремния и использованный при реализации предлагаемого способа, выполняет своего рода роль стандартной пробы, с сопоставлением с которой в исследуемой пробе идентифицируют как кремний, так и размеры диоксида кремния.The first control sample, which is an aqueous suspension of nanodispersed silicon dioxide and used in the implementation of the proposed method, plays the role of a standard sample, with which comparison both silicon and silicon dioxide sizes are identified in the test sample.
Второй контрольный образец, представляющий собой смешанную в объемном соотношении 1:1 с раствором гепарина в концентрации 5000 МЕ/мл венозную цельную кровь индивида, не подвергавшегося воздействию диоксида кремния, предназначен для установления пиков распределения размерности частиц в «нормальной» крови.The second control sample, which is mixed in a volume ratio of 1: 1 with a solution of heparin at a concentration of 5000 IU / ml, venous whole blood of an individual not exposed to silicon dioxide, is designed to establish peaks of the distribution of particle size in "normal" blood.
Заявленные условия пробоподготовки второй пробы крови и второго контрольного образца были установлены экспериментальным путем, и отступление от указанных условий (понижение или повышение концентраций гепарина, изменение объемов смешения его с цельной кровью) не обеспечит не только точность в идентификации диоксида кремния в крови, но и приведет к невозможности реализации назначения заявляемого способа.The stated conditions for the sample preparation of the second blood sample and the second control sample were established experimentally, and deviation from these conditions (lowering or increasing heparin concentrations, changing the volume of mixing it with whole blood) will not only ensure accuracy in the identification of silicon dioxide in the blood, but also the impossibility of implementing the purpose of the proposed method.
При проведении предлагаемого способа достоверные данные по идентификации диоксида кремния в цельной крови были получены только при выполнении одновременно двух условий: по результатам рентгеновского энергодисперсионного микроанализа содержание кремния в исследуемой пробе должно быть на уровне порога обнаружения, и одновременно должно быть установлено наличие в исследуемой пробе крови частиц размером от 1 до 100 нм.When carrying out the proposed method, reliable data on the identification of silicon dioxide in whole blood were obtained only if two conditions were fulfilled simultaneously: according to the results of X-ray energy dispersive microanalysis, the silicon content in the test sample should be at the detection threshold, and at the same time, the presence of particles in the test blood sample should be established size from 1 to 100 nm.
На первом этапе можно сказать, что кремний в пробе имеется или отсутствует (следует отметить, что у «чистых» людей, не контактирующих с промышленным кремнием, способом рентгеновского энергодисперсионного микроанализа он не находится). Но задача состоит в определении (идентификации) в пробе крови именно нанодисперсного диоксида кремния. Поэтому дальше необходимо установить, находится ли он в виде наночастиц или максимально приближен к нанодиапазону. Величина от 1 до 100 нм и является размерностью наночастиц (Тутельян В.А., Гмошинский И.В. Методические рекомендации по выявлению наноматериалов, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека, 2009).At the first stage, we can say that silicon is present or absent in the sample (it should be noted that in “clean” people who are not in contact with industrial silicon, it is not found by X-ray energy dispersive microanalysis). But the task is to determine (identification) of a nanodispersed silicon dioxide in a blood sample. Therefore, it is necessary to establish further whether it is in the form of nanoparticles or as close to the nanoscale as possible. The value is from 1 to 100 nm and is the dimension of nanoparticles (Tutelyan V.A., Gmoshinsky I.V. Guidelines for identifying nanomaterials that pose a potential danger to human health, 2009).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет идентифицировать в крови именно нанодисперсные частицы диоксида кремния. Это позволит повысить эффективность планирования санитарно-гигиенических мероприятий по предупреждению и устранению развития патологии дыхательных путей, обусловленной аэрогенным воздействием нанодисперсных частиц диоксида кремния у работающих в зоне риска.Thus, the proposed method allows to identify in the blood precisely nanosized particles of silicon dioxide. This will improve the planning of sanitary-hygienic measures to prevent and eliminate the development of respiratory tract pathology caused by the aerogenic effect of nanosized particles of silicon dioxide in workers at risk.
При реализации предлагаемого способа осуществляют следующие операции в нижеуказанной последовательности:When implementing the proposed method, the following operations are carried out in the following sequence:
1. Устанавливают предприятие, в воздухе рабочей зоны которого присутствует диоксид кремния в количестве выше предельно допустимой нормы (т.е. более 1 мг/дм3 ПДК среднесуточной).1. Establish an enterprise in the air of the working zone of which there is silicon dioxide in an amount above the maximum permissible norm (ie, more than 1 mg / dm 3 MAC daily average).
2. У работника этого предприятия отбирается венозная кровь примерно в количестве 3 мл в две пробирки.2. Venous blood is collected from an employee of this enterprise in an amount of approximately 3 ml in two tubes.
3. Одну пробу крови используют для исследования с помощью электронной микроскопии на сканирующем микроскопе высокого разрешения (например, S-3400N «HITACHI» (Япония) с приставкой для рентгеновского энергодисперсионного микроанализа (например, фирмы «Bruker» - Германия), устанавливая при этом наличие в пробе крови кремния. При этом пробоподготовку осуществляют нанесением мазка цельной крови на обезжиренную алюминиевую подложку толщиной 1 мм с последующим высушиванием в эксикаторе.3. One blood sample is used for research using electron microscopy on a high resolution scanning microscope (for example, S-3400N “HITACHI” (Japan) with an attachment for X-ray energy dispersive microanalysis (for example, the company “Bruker” - Germany), while establishing the presence of in a silicon blood sample, while sample preparation is carried out by applying a smear of whole blood on a fat-
4. Вторая проба крови предназначена для исследования методом динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией с использованием технологии NIBS (это технология неинвазивного обратного рассеяния определяет высокую чувствительность, широкий размерный и концентрационный диапазоны при измерении размеров частиц и молекул) на анализаторе, например Zetasizer Nano «Malvern Instruments limited» (Великобритания). Пробоподготовка осуществляется разведением 1 мл цельной крови 1 мл гепарина в концентрации 5000 МЕ/мл. При этом определяют размеры частиц диоксида кремния с последующим графическим построением гистограммы распределения частиц по их размерам.4. The second blood sample is designed for dynamic light scattering studies with photon correlation spectroscopy using NIBS technology (this non-invasive backscattering technology determines high sensitivity, wide size and concentration ranges for measuring particle and molecule sizes) on an analyzer, for example, Zetasizer Nano "Malvern Instruments limited "(Great Britain). Sample preparation is carried out by diluting 1 ml of whole blood with 1 ml of heparin at a concentration of 5000 IU / ml. In this case, the particle sizes of silicon dioxide are determined, followed by a graphical plot of the histogram of particle size distribution.
5. Также исследованию методом динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией подвергают два контрольных образца, первый из которых представляет собой водную суспензию нанодисперсного диоксида кремния, в преимущественном варианте синтезированного методом жидкокристаллического темплатирования, а второй - смешанную в объемном соотношении 1:1 с раствором гепарина в концентрации 5000 МЕ/мл венозную цельную кровь взрослого человека, не подвергавшегося воздействию диоксида кремния. Полученные при этом результаты отображают графически в виде второй и третьей гистограмм соответственно.5. Also, two control samples are subjected to dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy, the first of which is an aqueous suspension of nanodispersed silicon dioxide, predominantly synthesized by liquid crystal templating, and the second is mixed in a volume ratio of 1: 1 with a concentration of heparin in concentration 5000 IU / ml venous whole blood from an adult who has not been exposed to silica. The results obtained in this case are displayed graphically in the form of the second and third histograms, respectively.
6. Производят сравнение первой гистограммы исследованной пробы цельной крови с гистограммами контрольных образцов. Совпадение пиков первой гистограммы со второй гистограммой первого контрольного образца будет свидетельствовать о наличии в исследуемой пробе цельной крови частиц нанодиапазона. Также обязательно должно быть совпадение (по высоте и ширине) пиков первой гистограммы с пиками третьей гистограммы второго контрольного образца, что будет свидетельствовать о корректном проведении пробоподготовки.6. The first histogram of the studied whole blood sample is compared with the histograms of control samples. The coincidence of the peaks of the first histogram with the second histogram of the first control sample will indicate the presence of nanoscale particles in the whole blood sample under study. There must also be a coincidence (in height and width) of the peaks of the first histogram with the peaks of the third histogram of the second control sample, which will indicate the correct conduct of sample preparation.
9. При установлении по результатам рентгеновского энергодисперсионного микроанализа содержания кремния в исследуемой пробе крови на уровне порога обнаружения и при одновременном наличии частиц диоксида кремния в пробе крови размером от 1 до 100 нм, соответствующих пику распределения в контрольной пробе, считают наличие нанодисперсных частиц диоксида кремния в цельной крови доказанным или идентифицированным.9. When the silicon content in the blood sample is determined by the results of X-ray energy dispersive microanalysis at the detection threshold and with the simultaneous presence of silicon dioxide particles in the blood sample from 1 to 100 nm in size corresponding to the distribution peak in the control sample, the presence of nanosized particles of silicon dioxide in whole blood proven or identified.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется рисунками, где на рис.1 изображена кривая распределения химических элементов в первой пробе крови; на рис.2 изображена первая гистограмма распределения размеров частиц во второй пробе крови; на рис.3 - вторая гистограмма распределения размеров частиц в первом контрольном образце; на рис.4 - третья гистограмма распределения размеров частиц во втором контрольном образце; на рис.5 - пример наложения первой, второй и третьей гистограмм друг на друга с целью установления факта совпадения или несовпадения пиков на них.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows the distribution curve of chemical elements in the first blood sample; Fig. 2 shows the first histogram of the distribution of particle sizes in the second blood sample; Fig. 3 is a second histogram of the distribution of particle sizes in the first control sample; Fig. 4 - the third histogram of the distribution of particle sizes in the second control sample; Fig. 5 is an example of the superposition of the first, second, and third histograms on each other in order to establish the fact of coincidence or mismatch of peaks on them.
При реализации предлагаемого способа была исследована цельная кровь 10 работающих Чусовского металлургического завода. Пробы атмосферного воздуха показали, что содержание диоксида кремния в нем превышает ПДК среднесменное.When implementing the proposed method, the whole blood of 10 employees of the Chusovsky Metallurgical Plant was investigated. Samples of atmospheric air showed that the content of silicon dioxide in it exceeds the MPC average.
Далее приведен пример по результатам обследования одного из работающих.The following is an example from a survey of one of the employees.
1) Электронная микроскопия с рентгеновским энергодисперсионным микроанализом позволила установить наличие в цельной пробе крови кремния (таблица 1 и рис. 1).1) Electron microscopy with X-ray energy dispersive microanalysis made it possible to establish the presence of silicon in a whole blood sample (table 1 and Fig. 1).
2) Оценка второй пробы крови методом динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией позволила выявить на первой графической гистограмме (рис.2) три основных пика (здесь под пиком подразумевается максимальное количество частиц с данным значением размера) распределения частиц в пробе: первый 128,8 нм, второй 1790 нм, третий 5560 нм.2) Evaluation of the second blood sample by dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy revealed three main peaks in the first graphic histogram (Fig. 2) (here, the peak means the maximum number of particles with a given size value) of the particle distribution in the sample: the first 128.8 nm the second 1790 nm, the third 5560 nm.
3) Оценка первого контрольного образца (водная суспензия наночастиц диоксида кремния) методом динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией позволила выявить на второй графической гистограмме (рис.3) три основных пика распределения частиц в пробе: первый 149,2 нм; второй 637,8 нм, третий 4982 нм.3) Evaluation of the first control sample (aqueous suspension of silicon dioxide nanoparticles) by dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy revealed three main peaks of particle distribution in the sample in the second graph histogram (Fig. 3): the first is 149.2 nm; the second is 637.8 nm, the third is 4982 nm.
4) Оценка второго контрольного образца методом динамического светорассеяния с фотонной корреляционной спектроскопией позволила выявить на третьей графической гистограмме (рис.4) два основных пика распределения частиц в пробе: первый 1667 нм; второй - 5524 нм.4) Evaluation of the second control sample by dynamic light scattering with photon correlation spectroscopy revealed two main peaks of the particle distribution in the sample in the third graphical histogram (Fig. 4): the first 1667 nm; the second is 5524 nm.
5) При проведении сравнительного анализа всех указанных трех гистограмм (рис.5) установлено совпадение части пиков по показателю распределения частиц. Это свидетельствует о наличии нанодисперсных частиц в исследуемой пробе и о корректном проведении пробоподготовки.5) When conducting a comparative analysis of all these three histograms (Fig. 5), the coincidence of some of the peaks in the particle distribution index was established. This indicates the presence of nanodispersed particles in the test sample and the correct conduct of sample preparation.
6) А учитывая, что в первой пробе крови установлено наличие кремния, и принимая во внимание результаты совпадения пиков по показателю распределения частиц, был сделан вывод о наличии наночастиц диоксида кремния в цельной крови работника Чусовского завода.6) And considering that the presence of silicon was established in the first blood sample, and taking into account the results of the coincidence of the peaks in terms of the distribution of particles, it was concluded that silicon dioxide nanoparticles were present in the whole blood of a worker at the Chusovsky plant.
Таким образом, предлагаемый способ может быть использован для обоснования санитарно-гигиенических мероприятий по предупреждению и устранению воздействия нанодисперсных соединений диоксида кремния для лиц, работающих в условиях риска воздействия соединений кремния, обуславливающих формирование неинфекционной патологии.Thus, the proposed method can be used to justify sanitary and hygienic measures to prevent and eliminate the effects of nanosized silicon dioxide compounds for people working at risk of exposure to silicon compounds that cause the formation of non-infectious pathology.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132076/15A RU2528902C1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Method of identifying nanodispersed silicon dioxide particles in whole blood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132076/15A RU2528902C1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Method of identifying nanodispersed silicon dioxide particles in whole blood |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2528902C1 true RU2528902C1 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=51583128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013132076/15A RU2528902C1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Method of identifying nanodispersed silicon dioxide particles in whole blood |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2528902C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2006849C1 (en) * | 1992-04-14 | 1994-01-30 | Химический факультет МГУ | Method for determination of silicium in purified waters |
| RU2082964C1 (en) * | 1992-10-26 | 1997-06-27 | Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова | Method for detection of silicon in solutions |
| RU2411513C1 (en) * | 2009-12-14 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) | Method of identifying and monitoring concentration nano-objects in dispersed media |
-
2013
- 2013-07-10 RU RU2013132076/15A patent/RU2528902C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2006849C1 (en) * | 1992-04-14 | 1994-01-30 | Химический факультет МГУ | Method for determination of silicium in purified waters |
| RU2082964C1 (en) * | 1992-10-26 | 1997-06-27 | Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова | Method for detection of silicon in solutions |
| RU2411513C1 (en) * | 2009-12-14 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) | Method of identifying and monitoring concentration nano-objects in dispersed media |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| В.Потапов и др. Нанодисперсный диоксид кремния: применение в медицине и ветеринарии. Ж-л Наноиндустрия N 3/33. 2012. с.32-36. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Raman spectroscopy in the analysis of food and pharmaceutical nanomaterials | |
| Paget et al. | Carboxylated nanodiamonds are neither cytotoxic nor genotoxic on liver, kidney, intestine and lung human cell lines | |
| EP3146308B1 (en) | Particle tracking analysis method using scattered light (pta) and device for detecting and identifying particles of a nanometric order of magnitude in liquids of all types | |
| Shang et al. | Nanoparticle counting: towards accurate determination of the molar concentration | |
| MacCuspie et al. | Challenges for physical characterization of silver nanoparticles under pristine and environmentally relevant conditions | |
| Seredin et al. | Development of a new approach to diagnosis of the early fluorosis forms by means of FTIR and Raman microspectroscopy | |
| Avti et al. | Detection, mapping, and quantification of single walled carbon nanotubes in histological specimens with photoacoustic microscopy | |
| Tantra et al. | Dispersion stability of nanoparticles in ecotoxicological investigations: the need for adequate measurement tools | |
| WO2019001265A1 (en) | Method for measuring surface charges | |
| DE102015217700B3 (en) | Method for determining the mean radius of gyration of particles with a size of less than or equal to 200 nm in a suspension and apparatus for carrying out the method | |
| Mussi et al. | Silver-coated silicon nanowire platform discriminates genomic DNA from normal and malignant human epithelial cells using label-free Raman spectroscopy | |
| Gao et al. | Nanouric acid or nanocalcium phosphate as central nidus to induce calcium oxalate stone formation: a high-resolution transmission electron microscopy study on urinary nanocrystallites | |
| Takaku et al. | In situ elemental analyses of living biological specimens using ‘NanoSuit’and EDS methods in FE-SEM | |
| US20050093556A1 (en) | Method and apparatus for determining characteristics of a sample liquid including a plurality of substances | |
| EP2634560B1 (en) | Method for determining the brightness of a luminescent particle | |
| RU2528902C1 (en) | Method of identifying nanodispersed silicon dioxide particles in whole blood | |
| EP3430565B1 (en) | Method for testing distributed objects by segmenting an overview image | |
| Hernández et al. | Detection, size characterization and quantification of silver nanoparticles in consumer products by particle collision coulometry | |
| EP3403068B1 (en) | Method for detecting or quantifying carbon black and/or black carbon particles | |
| DE602004004290T2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR RETRO-STREAK TROSCOPY | |
| WO2007101706A1 (en) | Method for determining molecules or molecule parts in biological samples | |
| DE112014006967T5 (en) | Fixing position control device and method | |
| Menon et al. | Fluorometric determination of epinephrine: A green approach | |
| Raj et al. | Phosphotungstic acid capped gold nanoparticles for spectrophotometric determination of uric acid in diagnostics of gout | |
| Wu et al. | The analysis of morphological distortion during AFM study of cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150711 |