«Оценка химического состава волос для решения задач в области медицины».

Для определения качества достаточно проверить наличие / отсутствие линий в спектре образца. При количественном анализе интенсивность спектральных линий обнаруженных элементов сравнивается с интенсивностью тех же линий в спектре стандартных образцов, содержащих элементы, обнаруженные в известных концентрациях [1]. Для получения ядерного спектра материал испаряется в источниках света (пламя, электрическая дуга и т. д.). При высоких температурах твердое вещество плавится, испаряется, его пары светятся. Свет, излучаемый возбужденными атомами вещества, разлагается до линейного спектра с помощью спектрального инструмента. Количественный атомно-эмиссионный анализ основан на уравнении Больцмана для интенсивности спектральных линий (1).,…………………….(1)где Imn – интенсивность линии при переходе электрона с уровня m на уровень n; No – концентрация атомов в основном состоянии; qm, qn – статистические веса, характеризующие степень вырождения соответствующих уровней; Em и En – энергии уровней m и n; Amn – вероятность спонтанного испускания при переходе с уровня m на уровень n;hνmn – энергия кванта; T – равновесная температура, К; k – постоянная Больцмана 1,3807∙10–23 Дж∙К –1 .В стационарном состоянии:,…………………………………(2)C учетом уравнения (2) уравнение (1) примет вид:,……………….(3)При постоянстве температуры и других условий возбуждения уравнение (3) принимает вид:,………………………………..(4)где, а’ – коэффициент, зависящий от условий поступления вещества в плазму и константа характеризующих возбуждение и последующие переходы, параметров разряда. Но не все кванты, испускаемые возбужденными частицами, доходят до приемника света. Их часть может быть поглощена невозбужденными атомами. Это процесс самопоглощения, он учитывается в уравнении Ломакина-Шайбе: ,………………………………..(5)где b – коэффициент самопоглощения Прологарифмировав уравнение (5), получаем:,………………………………….(6)Уравнение (6) является основой для количественного спектрального анализа. Интенсивность спектральных линий зависит от ряда неконтролируемых факторов (колебания напряжения сети, изменение расстояния между электродами, изменение условий испарения образца и т.д.). В связи с этим наиболее современные методы количественного анализа основаны на измерении относительной интенсивности спектральных линий определяемого элемента и на эталонном элементе в том же образце при постоянной концентрации. Указаны интенсивности линий указанного элемента и сравнительных элементов I1 и I2, их соотношение представляет собой уравнение Ломакина-Шея (5):,……………………………..(7)При условии а1 = а2, b1 = b2 и с = const (это необходимое требование при использовании элемента сравнения), соотношение (7) принимает вид:,……………………………..(8)Из-за сложности и индивидуальности процессов тип зависимостей и соответствующие калибровочные графики определяются стандартными образцами (СО), матричный состав которых идентичен или близок к анализируемым образцам. В настоящее время в Венгрии имеется большое количество оборудования для ядерного анализа, которое может быть использовано в аналитических целях [12]. 1.4.2.Аппаратурное оформлениеРазложение по спектру оптического излучения, возбуждаемого источником света, в качестве машины используются оптические спектральные приборы (МАЭ) в многоэлементных твердотельных полупроводниковых детекторах (ТТД). Они используются для измерения интенсивностей одновременно во всем диапазоне спектра между 190-1100 нм. Многоканальный анализатор спектра излучения на основе многокристальной сборки фотодиодных линий (массивы фотодиодов, диодные линии) используются от различных источников возбуждения излучения – дуги постоянного и переменного тока, лазера, искры, индуктивно связанной плазмы, дуговой плазмотрона и различных спектральных приборов – призматических и дифракционных, отечественных и зарубежных [1].В 2001 году внесен в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации под номером 21013-01. Использование МЭС в качестве системы регистрации спектра позволяет корректно сравнивать характеристики спектральных устройств, такие как спектральный диапазон и разрешение. Известно, что ширина спектральных линий спектра атомной эмиссии, генерируемой в электрической дуге, составляет 0,001-0,002 нм, что значительно ниже пределов разрешения для спектральных приборов, используемых на атомных электростанциях. Поэтому ширина спектральных линий, регистрируемых такими приборами, определяется их разрешением.Использование спектрометров МАЭС открывает широкие возможности для количественного спектрального анализа. Среди них-широкий спектр аналитических и обнаруживаемых элементов, низкие пределы обнаружения элементов, широкий диапазон оперативной концентрации, низкие погрешности анализа, автоматизация использования табличных данных, создание баз данных результатов. Аналитик может детально изучить контур и площадь спектральной линии, получить максимальную информацию о спектральных и неспектральных эффектах. Современные высокоскоростные многоканальные спектрометры, оснащенные управляющими компьютерами с большими объемами памяти, автоматизируют все аналитические операции, включая последовательную подачу набора образцов и эталонов для ИВС, возбуждение их спектров, регистрацию аналитических сигналов, расчет и вывод количественного определения элементов результатов. Схема мультичипового анализатора, содержащая мультичиповую сборку, электронный блок регистрации, источник питания и компьютер [13].Преимущества метода DAES с MAES:- возможность количественного определения значительного количества элементов одновременно в широком диапазоне концентраций с приемлемой точностью при использовании небольшого веса образца;- универсальность методологических приемов при анализе различных материалов;- выраженность анализа, сравнительная простота, доступность и относительная дешевизна оборудования;- высокий уровень автоматизации DAES MAES позволяет использовать данный метод автоматизированных систем аналитического контроля и управления технологией производства [9].1.5 Вывод по литературному обзоруНа основании литературного обзора, можно сделать вывод, о том, что взаимосвязь состояния среды обитания человека, ее химического состава с показателями здоровья и качества жизни важная составляющая, об этом может рассказать химический состав волоса с помощью дугового атомно-эмиссионного анализа.Анализ литературы свидетельствует, что на сегодняшний день при проведении идентификации человека комплексно ипользуются различные морфологические методы. В данной главе были рассмотрены основыне вопросы, связанные с этой темой, а именной характеристика волос, как объекта исследования, понятие биоэлементология, применение элементного анализа волос и дуговой атомно-эмиссионный анализ, его сущность и аппаратурное оформление для анализа.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫАвцын, А. П. Микроэлементы человека: этиология, классификация, органопотология / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, М. А. Риш [и др.]. – М.: Медицина, 1991. – 196 с. 7. Скальный, А. В. Биоэлементы в медицине / А. В. Скальный, И. А. Рудаков. – М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004 − 272 с.Башилов, А. В. Атомно-эмиссионная спектрометрия микроволновой плазмы: позиционирование, возможности, достоинства и ограничения / А. В. Башилов, О. Б. Рогова // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2014. – Т. 80, № 5. – С. 23.Иванов, С.И., Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и массспектрометрией: Методические указания (МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03) / С.И. Иванов, Л.Г. Подунова, В.Б. Скачков, [и др.]. – М.: Федеральный Центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003. – 56 с.Демидов, В. А. Оценка элементного статуса детей московской области при помощи многоэлементного анализа волос / В. А. Демидов, А. В. Скальный // Микроэлементы в медицине. – 2001. – Т. 2, № 3. – С. 46.Дробышев, А. И. Дуговой атомно-эмиссионный цифровой спектрографический анализ жидких биопроб с использованием МАЭС / А. И. Дробышев, С. С. Савинов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2015. – Т. 81, № 1-II. – С. 142.Исмаилова, Ш. Т., Cравнительный анализ содержания токсичных металлов в волосах и других биосубстратах человека / Ш. Т. Исмаилова, Д. И. Махмудова, К. Ш. Салихова // Микроэлементы в медицине. – 2009. – Т. 10, № 1–2. – С. 88.Оберлис, Д. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных / Д. Оберлис, Б. Харланд, А.Скальный. – СПб: Наука, 2008. – 544 сОтто, М. Современные методы аналитической химии: в 2 т. / М. Отто, пер. с нем. под ред. А. В. Гармаша. − М.: Техносфера, 2004.Полянская, И. С. Нано-, микро-, милли-, и макроэлементы в функциональных продуктах. Технологии и продукты здорового питания / И. С. Полянская // Матер. междунар. конференции. – М.: МГУПП, 2005. – С. 175.Полянская, И. С. Нутрициологические, микробиологические, генетические и биохимические основы разработки и производства продуктов с пробиотиками: монография / И. С.Полянская [и др.]. – Вологда: Молочное: ИЦ ВГМХА, 2013. – 200 с.Скальный, А. В. Биоэлементология – новый термин или новое научное направление? / А. В. Скальный, И. А. Рудаков // Вестник ОГУ. – №2. – 2005. – С. 4.Скальный, А. В. Химические элементы в физиологии и экологии человека / А. В. Скальный. – М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004 – 216 с.Скальная, М. Г. Макро- и микроэлементы в питании современного человека: экологофизиологические и социальные аспекты / М. Г. Скальная, С. В. Нотова. − М.: РОСМЭМ, 2004. − 310 с.Устинова, А.А. Фармакогностическое исследование шрота травы адониса весеннего / А. А. Устинова, В. Д. Белоногова // Медицинский альманах. – 2011. − № 6. − С. 252.