Спосіб визначення концентрації вільних та зв’язаних іонів у водних екстрактах проб біологічного матеріалу

Реферат: Спосіб визначення концентрації іонів у пробах біологічного матеріалу, при якому методом полуменевої і/або атомно-адсорбційної фотометрії в розділених на окремі фракції водних екстрактів проб біологічного матеріалу визначають абсолютні та відносні показники концентрації вільних і зв'язаних іонів макро- та мікроелементів. UA 69773 U (12) UA 69773 U UA 69773 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузей біології, медицини, тваринництва та рослинництва і може застосовуватись для визначення у водних екстрактах проб біологічного матеріалу абсолютних і відносних показників концентрації вільних та зв'язаних з легко-, і важкорозчинними та нерозчинними у воді неорганічними і органічними речовинами (комплексними сполуками) іонів макро- та мікроелементів. Спосіб може бути використаний в лабораторіях науководослідних та контрольних установ (закладів) відповідного профілю. Відомі способи базуються на встановленні концентрації катіонних та аніонних аналітів, які активують або інгібують активність ферментів [1], визначенні концентрації іонів високочастотним титруванням проб за присутності в розчинах фосфат-іонів [2], з'ясуванні зв'язку концентрації іонів з функціональним станом ізольованих клітин в системі "клітинасередовище" [3]. Найбільш близьким аналогом до запропонованої роботи є спосіб визначення концентрації іонів в рідинах [4]. Він включає розділення проб біологічного матеріалу на складові іонселективними мембранами та визначення концентрації іонів методом мікроскопії в товщині шару, отриманого з іонів, шляхом їх осадження на електрод. Цей спосіб визначення концентрації макро- і мікроелементів у пробах різного біологічного матеріалу не дозволяє оцінювати результати досліджень функціонального стану клітин, тканин чи органів за особливостями їх зв'язку з комплексними неорганічними та органічними сполуками. За визначеними, переважно сумарними, показниками неможливо встановити частку їх негативного або позитивного впливу на функціональний стан клітин, тканин і органів. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити для потреб науково-дослідних та контрольних лабораторій відповідних установ об'єктивний, доступний і зручний спосіб визначення концентрації вільних і зв'язаних іонів у пробах біологічного матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення концентрації іонів у пробах біологічного матеріалу, що включає визначення концентрації іонів макро- і мікроелементів, згідно з корисною моделлю, шляхом полуменевої і/або атомно-адсорбційної фотометрії в розділених на окремі фракції водних екстрактів пробах біологічного матеріалу визначають абсолютні та відносні показники концентрації вільних і зв'язаних іонів макро- та мікроелементів. Розроблений спосіб спрямований на визначення фізико-хімічними методами (полуменева і/або атомно-адсорбційна фотометрія) концентрації вільних та зв'язаних іонів у водних екстрактах проб органів людини, тварин і рослин. Для визначення концентрації вільних і зв'язаних іонів біологічного матеріалу використано здатність солей сильних і слабих електролітів неорганічних та органічних сполук дисоціювати у водному середовищі на катіони і аніони. Іони макро- та мікроелементів визначають в окремо взятих фракціях водних екстрактів проб біологічного матеріалу. Диференціальний розподіл суми концентрацій на вільні та зв'язані іони дозволяє отримувати абсолютні та відносні показники концентрації іонів; нові знання про існуючі механізми формування їх гомеостазу (рівноваги вмісту) у системі "клітина-середовище" та розширювати можливості об'єктивної діагностики, прогнозування, оцінки і корекції функціонального стану (норма, патологія) клітин, тканин і органів людини, тварин, рослин. Реалізацію розробленого способу здійснюють таким чином. Для досліджень відбирають проби масою 5,0 г і подрібнюють їх скальпелем. Подрібнені проби зважують і висушують в термостаті (сушильній шафі) до постійних значень маси за температури 105 °С. Висушені проби розтирають (гомогенізують) до дрібнодисперсного порошку. Від розтертої гомогенізованої маси проб у центрифужну пробірку відбирають 0,5 г 3 порошку. До нього доливають 4,5 см бідистильованої води. Залиті водою проби ретельно розмішують і одразу 5 хв. за 800 g центрифугують. Відокремлену рідину (фракція № 1) використовують для визначення концентрації вільних іонів. Екстраговану масу порошку другий раз заливають бідистильованою водою, розмішують і за температури 18-20 °С витримують 24 години. Проби розділяють на дві фази: відокремлену рідину (фракція № 2) використовують для визначення концентрації зв'язаних іонів з легкорозчинними у воді комплексними сполуками неорганічних та органічних речовин, а екстраговану масу порошку третій раз заливають бідистильованою водою на 48 годин. За наведених умов проби знову розділяють на дві фази. У відокремленій рідині (фракція № 3) визначають концентрацію зв'язаних іонів з важкорозчинними у воді комплексними сполуками неорганічних та органічних речовин. 3 До екстрагованої маси порошку доливають 2,0 см "царської водки". Суміш кислот та проб ретельно розмішують і витримують 24 години. Кислоту обережно випаровують у витяжній шафі на відкритому вогні газового пальника (пісочній бані). 1 UA 69773 U 5 10 Залишки екстрагованих проб спалюють у муфельній печі за температури 450 °С. До 3 отриманої золи доливають 4,5 см бідистильованої води і визначають концентрацію зв'язаних іонів з нерозчинними у воді комплексними сполуками неорганічних та органічних речовин (фракція № 4). Переведення показників абсолютної концентрації іонів у відносні здійснюють таким чином: отримані для фракцій водних екстрактів № 1, 2, 3 і 4 величини додають. Суму показників абсолютної концентрації іонів приймають за 100 %, а кожної, окремо взятої фракції, - за х. Складають пропорцію і визначають відносний показник концентрації іонів у фракціях. Розроблений спосіб ілюструють наведені в Таблиці 1 результати визначень, проведених методом полуменевої фотометрії, які свідчать, що у фракціях водних екстрактів (ФВЕ) тканин шкіри калитки, яєчка і білкової оболонки яєчка сумарні (С1 + С2 + С3 + С4) показники середніх 2+ + + значень (М) абсолютної концентрації Са , К , Na становлять відповідно 7,34 мМ, 106,85мМ і 163,49 мМ. Таблиця 1 Абсолютні показники концентрації іонів у фракціях водних екстрактів, мМ Фракції водних екстрактів Тканини Органів Стат. показники Концентрація іонів, С1...С4 2+ №1 Шкіра калитки Яєчко Білкова оболонка яєчка №2 Шкіра калитки Яєчко Білкова оболонка яєчка №3 Шкіра калитки Яєчко Білкова оболонка яєчка №4 Шкіра калитки Яєчко Білкова оболонка яєчка n=5, M±m n=5, М±m n=5, М±m n=3, М±m mіn...max Cv n=5, M±m n=5, M±m n=5, M±m n=3, M±m mіn...max Cv P2:1 n=5, М±m N=5, М±m n=5, М±m n=3, М±m mіn...max Cv Р3:2 n=5, М±m n=5, М±m n=5, М±m n=3, М±m mіn...max Cv Р4:3 С1...С4 15 + К 20,21±0,21 113,48±0382 52,00±0,22 61,90±27,38 20,21...113,48 76,61 8,77±0,29 38,81±0,59 21,80±0,82 23ДЗ±8,70 8,77...38,81 65,14 >0,2 4,30±0,20 23,66±1,45 11,92±0,31 13,29±5,63 4,30...23,66 73,37 >0,2 18,10±0,22 4,92±0,12 2,57±0,15 8,53±4,83 2,57...18,10 98,13 >0,5 106,85 2+ + Na 79,07±0,35 157,05±0,60 51,79±0,55 95,97±31,54 51,79...157,05 56,92 29,85±0,50 46,77±0,88 24,60±0,70 33,74±6,69 24,60...46,77 34,34 >0,2 19,22±0,23 19,17±0,34 17,69±0,58 18,69±0,50 17,69...19,22 4,65 С3. Однак відношення концентрацій С3 і С4, залежно від функцій тканин (захисна, генеративна, трофічна) та фізико-хімічних властивостей іонів, - різне. Якщо 2+ + концентрація С3 для Са білкової оболонки яєчка (0,38 проти 0,86 мМ) і К шкіри калитки (4,30 2+ проти 18,10 мМ) менша, ніж C4, то Са шкіри калитки (0,50 проти 0,52 мМ) - однакова. + Відношення концентрацій С3 - С4 Na у шкірі калитки становить 19,22 проти 16,27 мМ, яєчка + 19,17 проти 12,04 мМ, білкової оболонки яєчка - 17,69 проти 16,07 мМ та К яєчка - 23,66 проти + 20 Са 3,27±0,02 5,45±0,07 4,57±0,08 4,43±0,63 3,27...5,45 24,76 1,23±0,03 2,54±0,21 1,72±0,02 1,83±0,38 1,23...2,54 36,17