Спосіб визначення та ідентифікації наночасток металів у кормах для тварин і біологічних об’єктах

Реферат: Спосіб визначення та ідентифікації наночасток металів у кормах для тварин і біологічних об'єктах включає відбір проб кормів, органів і тканин, підготовку їх до дослідження та подальшу якісну ідентифікацію наночасток металів. Концентрування наночасток металів, які знаходяться в кормах та біологічних об'єктах, здійснюють за рахунок зменшення об'єму проби внаслідок сухого озолення у муфельній печі. Подальше визначення та ідентифікацію проводять методом растрової електронної мікроскопії. UA 98542 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ТА ІДЕНТИФІКАЦІЇ НАНОЧАСТОК МЕТАЛІВ У КОРМАХ ДЛЯ ТВАРИН І БІОЛОГІЧНИХ ОБ'ЄКТАХ UA 98542 U UA 98542 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до токсикології, а саме до способів визначення наночасток металів у кормах для тварин і біологічних об'єктах за допомогою електронної мікроскопії. Потрапляння наночасток металів у кормову рослинну сировину для тварин з подальшим накопиченням і вбудовуванням наночасток в харчові ланцюги може відбуватися двома шляхами: через кореневу систему рослин з ґрунту та ґрунтових вод за допомогою ендоцитоза і за експозиції наночастками наземної частини рослин через атмосферне повітря. Основними факторами потрапляння нанопрепаратів в рослинництві є післяжнивна обробка різних сільськогосподарських культур, використання наноматеріалів під час зберігання овочів і фруктів в регульованих газових середовищах, передпосівна обробка і протруєння насіння (пестициди, нанодобрива, стимулятори росту рослин тощо). Потрапляння наночасток металів в організм сільськогосподарських тварин можливе як через воду та корми, так і через направлене використання препаратів, що містять наночастки металів, в агропромисловому комплексі - в цілях знезараження повітря і різних матеріалів тваринницьких приміщень, обробка кормів для поліпшення їх якості, включення наночасток металів до складу преміксів для підвищення життєздатності тварин і їх продуктивності. Особливо часто у ветеринарній медицині використовуються матеріали з наночастками срібла (Арґентуму), що має антибактеріальні властивості: у вигляді безхлорних засобів дезінфекції, перев'язувальних матеріалів, лаку для покриття катетерів, для боротьби із стафілококовими і іншими інфекціями. Наносрібло може використовуватися в доїльних апаратах, фільтрах систем кондиціонування тваринницьких приміщень. Оскільки реакційна здатність і біологічна активність наночасток залежить від їх складу, розмірів, концентрації, заряду, площі поверхні, необхідно враховувати ці параметри при контролі вмісту наночасток в організмах тварин. Враховуючи незначні розміри наночасток металів (1-100 нм) одним із основних інструментів для визначення їх у різних об'єктах є електронна мікроскопія. Відомий "Спосіб визначення в повітрі наночасток срібла" [Деклараційний патент України на корисну модель № 42371 МПК G01N 33/48 (2009)], що включає гравіметричний відбір зразків повітря з подальшим визначенням дисперсного складу і морфології часточок. При визначенні наночасток в повітрі проводять забір зразків на фільтри АФА-ВП-10 з подальшим надходженням наночасток в комплексі з матрицею в розчин дистильованої води, звільненням (елюцією) з матриці, очищують центрифугуванням від забруднюючих речовин та проводять ідентифікацію наночасток методом електронної мікроскопії. Основним недоліком цього способу є значна відмінність досліджуваних об'єктів-матриць (повітря - корми, органи та тканини тварин), що унеможливлює пряме визначення наночасток металів за допомогою електронної мікроскопії. Найбільш близьким за технічною суттю до способу, який заявляється, є "Електронномікроскопічне виявлення і ідентифікація наночасток в клітинах, тканинах і органах тваринних і рослинних організмів", описане у методичних рекомендаціях [МР 1.2.2639-10 "Использование методов количественного определения наноматериалов на предприятиях наноиндустрии, - М.: Федеральный Центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. - 79 с."]. Даний метод передбачає відбір проб кормів, органів і тканин, підготовку їх до дослідження, яка включає фіксацію (2,5 % розчином глутарового альдегіду на 0,1 М фосфатно-сольовому буфері рН 7,27,4 з додаванням 2 % нейтрального формаліну), потрійне відмивання проби, додаткову фіксацію 1 % розчином чотириокису осмію протягом 2 годин, обробку проби етиловим спиртом та ацетоном, заливку зразку епоксидною смолою з наступною полімеризацією, підготовку ультратонких зрізів (30-60 нм) та дослідження за допомогою просвічуючої електронної мікроскопії. Недоліками методу є значна кількість операцій при пробо підготовці, використання коштовних реактивів та прекурсорів. Задачею корисної моделі є вдосконалення способу визначення наночасток металів та їх ідентифікації у кормах для тварин та біологічних об'єктах за допомогою електронної мікроскопії. Технічний результат, який одержують при вирішення задачі, полягає у концентруванні наночасток металів, що знаходяться в кормах та біологічних об'єктах, за рахунок зменшення об'єму проби внаслідок сухого озолення у муфельній печі та подальшій якісній ідентифікації методом растрової електронної мікроскопії. Спосіб виконується наступним чином. Відбір досліджуваних проб кормів та біологічного матеріалу проводять згідно з чинним законодавством. Далі наважку корму чи біологічного матеріалу масою 5,0-20,0 г поміщають у фарфорові тиглі і піддають сухому озоленню у муфельній печі з контрольованим нагрівом за температури 350 °C протягом 2-3 годин (звичайно утворюється 0,2-2,0 г золи). Золу переносять до керамічної ступки та перетирають до утворення однорідної маси, яку потім зсипають у скляні флакони. Саме зола підлягає електронно 1 UA 98542 U 5 10 15 20 25 30 мікроскопічному дослідженню, її переносять на мідну підкладку і досліджують за стандартною методикою на растровому електронному мікроскопі РЕМ-106 фірми "SELMI" "Україна", забезпеченим детекторами вторинних і відбитих електронів, а також рентгенівським енергодисперсійним спектрометром ЕДАР, призначеним для аналізу елементів від Бору до Урану. Визначення наночасток металів проводять після комп'ютерної обробки за характерним їх "світінням" (електронною щільністю), ідентифікацію - за допомогою рентгенівського енергодисперсійного спектрометра ЕДАР (входить у комплектацію мікроскопа, див. вище). Для розробки даного способу було проведено наступний дослід: сформовано дві групи курей-несучок - контрольна та дослідна. Кури контрольної групи отримували комбікорм без добавок, курям-несучкам дослідної групи до корму протягом 37 діб до корму додавали нанокомпозит металів дозою 4,0 мг/кг маси тіла, який складався з наночасток Аргентуму (~31,5±0,9 нм), Феруму (~100,0±10,0 нм), двоокису мангану (~50,0±3,0 нм) та Купруму (~70,0±5,0 нм). На 37 добу було проведено плановий забій курей та відібрано органи і тканини для подальшого визначення наночасток металів. Приклад виконання запропонованого способу. Наважку печінки масою 10,0 г від контрольної та 10,0 г печінки від курей дослідної групи поміщають до фарфорового тигля та ставлять до муфельної печі з контрольованим нагрівом, проводять озолення проб протягом 3 годин, отриману золу (по 0,5 г) переносять до керамічної ступки та перетирають до утворення однорідної маси, яку потім зсипають у скляні флакони. Визначення наночасток металів проводять на растровому електронному РЕМ-106 фірми "SELMI" "Україна", забезпеченим детекторами вторинних і відбитих електронів після комп'ютерної обробки: на Фіг.1 показано електронограму печінки від контрольної групи (наночастки відсутні), на Фіг. 2 показано електронограму печінки від дослідної групи курей (наявність наночасток металів від 35,4 до 125 нм). Ідентифікацію наночасток металів проводять за допомогою енергодисперсійного спектрометра ЕДАР (входить у комплектацію мікроскопа), після комп'ютерної обробки даних ідентифікації наночасток в печінці курей-несучок: на фіг. 3 показана спектрограма піку наночасток Феруму. Таким чином, запропонований спосіб визначення наночасток металів у кормах для тварин та біологічних об'єктах є достатньо чутливим та зручним у виконанні. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб визначення та ідентифікації наночасток металів у кормах для тварин і біологічних об'єктах, що включає відбір проб кормів, органів і тканин, підготовку їх до дослідження та подальшу якісну ідентифікацію наночасток металів, який відрізняється тим, що концентрування наночасток металів, які знаходяться в кормах та біологічних об'єктах, здійснюють за рахунок зменшення об'єму проби внаслідок сухого озолення у муфельній печі, подальше визначення та ідентифікацію проводять методом растрової електронної мікроскопії. 2 UA 98542 U 3 UA 98542 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4