Система методов аналитических исследований

1.

Система методов
аналитических
исследований
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
1

2.

Методические схемы выполнения
аналитических ДИ
Биологическая проба - биопроба, биосубстанция
- проба вещества или срез биоткани, взятые из
внутренней среды организма.
В качестве биопроб выступают:
- вещества (или срезы биоткани), взятые из
Внутренней среды организма;
- вещества из Окружающей среды, необходимые
для обеспечения жизнедеятельности организма:
пробы воздуха, воды, пищевых продуктов;
- вещества из среды обитания: пробы почвы,
пробы на микроорганизмы, пробы на излучения и
т.п.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
2

3.

Методические схемы выполнения
аналитических ДИ
Три группы методов
АИ:
физико- механические;
физико-химические;
атомно-физические.
Основная
методическая
схема
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
3

4. Методические эффекты (МЭ)

физические
или
физико-химические
трансформации биопробы, приводящие ее к
такому виду – конечному продукту, при
котором исследуемое свойство биопробы
выражается в физическом параметре этого
конечного продукта.
БПИ
МЭ
2005 г.
QП
ФП
К
П
ФП
БП
КП
С
МЭ
Измерение
14 лекция. Система методов АИ
4

5.

Классификация методических
эффектов
была приведена в разделе по изучению
биосубстратов. Было отмечено, что в
качестве таких эффектов могут выступать:
- различные
физические
поля:
механические, электрические, магнитные,
оптические, тепловые, радиационные;
- биологические, физико-химические и
химические воздействия.
Все эти воздействия порождают разнообразные измерительные эффекты, на которых
строятся методы исследования.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
5

6.

Общая классификация методов АИ
Препаративные методы – разделение биосубстратов на составляющие его компоненты для последующего самостоятельного
использования отдельный компонент.
Аналитические методы – обнаружение
заданного компонента и (или) количественная оценка его параметров.
Виды
анализа:
качественный
(оценка
компонентного
состава),
количественный
(оценка
количественных
соотношений
компонентов), структурный (оценка взаимного
расположения в пространстве)
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
6

7.

Группы
аналитических исследований
Химические методы – использование химических реакций, при которых легко фиксируется параметр реакции, однозначно
связан-ный с изучаемым свойством
Биологические методы (биотестирование) –
используется свойство живых организмов
давать характерный отклик на воздействие
Физико-химические методы – оцениваются
тип, концентрация и свойства путем измерения физических параметров исследуемой
биопробы
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
7

8. Химические методы

Используются реакции типа:
SX+R=P,
где SX – исследуемый компонент, R –
реагент, Р – продукт реакции
Три
возможности
определения
концентрации:
- измерение количества продукта;
- измерение количества израсходованного
реагента,
- регистрация физических изменений в
процессе взаимодействия реагента с
компонентами биопробы.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
8

9. Биологические методы

В качестве организмов-биоиндикаторов
могут быть использованы:
живые
клетки
организма,
микроорганизмы,
плесневые
грибы,
насекомые, рыбы и др.
Отклик на воздействие выражается:
изменением поведения (подвижность,
вариации траектории движения, скоростью
перемещения); интенсивностью роста и
размножения; изменением физиологических
функций кровообращения, пищеварения,
дыхания и т.п.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
9

10.

Физико-химические методы
Выделяют пассивные и активные методы
Пассивные методы изучают пассивные
(собственные)
свойства
компонентов
биопробы, такие как плотность, вязкость,
размеры, электрическое сопротивление,
диэлектрическая и магнитная проницаемости и др.
С помощью активных методов изучаются:
подвижность отдельных фракций в разных
физических полях, взаимодействие разных
фракций
с
другими
(тестовыми)
веществами
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
10

11.

Физико-химические методы
Подразделяются на :
- механические, основанные на измерении параметров механических свойств
вещества (объем, плотность, вязкость,
удельный вес и т.п.);
- электрохимические, основанные на
оценке электрических свойств вещества
(сопротивление, импеданс, потенциал,
заряд и т.п.);
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
11

12. Физико-химические методы

- миграционные, в которых до начала
изме-рений
присутствует
этап
предварительного разделения биопробы на
компоненты.
Известны два варианта разделения:
- за счет взаимодействия каждой компоненты с другими, специально введенными
веществами;
- при взаимодействии биопробы с внешним
полем, при котором скорости перемещения
отдельных компонентов различаются.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
12

13.

Физико-химические методы
Первая подгруппа
хроматографические, основанные на
процессах неравномерного распределения
(разделения) компонентов смеси между
веществами неподвижной (стационарной) и
подвижной фаз.
В зависимости от строения разделяемые
компоненты в разной степени удерживаются той или иной фазами и в следствие
этого могут быть отделены друг от
друга.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
13

14. Физико-химические методы

Вторая подгруппа
электрофоретические,
в
которых
используется
процесс
миграции
заряженных частиц в жидкой среде во
внешних электрических полях.
Третья подгруппа
магнитофоретические, основанные на
эффекте перемещения компонент биопроб
с разной скоростью при воздействии
магнитными полями
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
14

15.

Физико-химические методы
продолжение:
- методы с излучением, основанные на
взаимодействии вещества пробы с
внешними или собственными излучениями;
- многофакторые методы, основанный
на формировании измерительного
сигнала
при
одновременном
взаимодействии нескольких внешних
факторов;
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
15

16.

Примеры механические методы
Волюмометрия ВоМ
Объемная манометрия Об ММ
Осмометрия ОсМ
Весомерия ВеМ
Вискозиметрия ВиМ
Эластометрия ЭМ
Седиментационный анализ СедА
Звуковой и ультразвуковой анализ ЗУА
и др.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
16

17.

Электрохимические методы
В основе лежат процессы которые
протекают на поверхности электродов или в
приэлек-тродном
пространстве
при
подключении электродов к источнику тока.
Электрод – граница раздела, где электронный механизм переноса заряда меняется на
ионный или наоборот.
Электролит – среда, в которой осуществляется перенос заряда направленным движением ионов.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
17

18.

Электрохимические методы
Базируются
- на взаимодействии молекул биопробы с
электронами на поверхности электродов с
последующим образованием ионов (реакции
окисления и восстановления);
на
регистрации
электрических
характеристик биопробы.
Позволяют
кодировать
информацию
непосредственно в форме электрического
сигнала.
Необходим учет комплексного взаимодействия биопробы, электродной системы
и электрического поля
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
18

19. Примеры электрохимических методов

Пассивные методы (без протекания
электродных реакций): кондуктометрия,
диэлькометрия,
импедансометрия и т.п.
Активные
методы
(несколько
явлений – электролиз, поляризация,
двойной электрический слой и межфазные потенциалы): вольтамперометрия, полярография, кулонометрия,
потенциометрия и др.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
19

20.

Методы на взаимодействии с
излучениями
Две группы: оптические методы и методы
на эффектах ядерной физики.
Оптические методы основаны на физикохимических явлениях, возникающих при
взаимодействии
излучений
оптического
диапазона с веществом биопробы: изменения
интенсивности, фазы, пространственной
ориентации, спектрального состава и т.п.
Нашли применение спектральные методы.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
20

21.

Спектральные методы
Методы спектрального анализа с целью
определения
состава
и
концентрации
компонентов биопробы:
спектрофотометрия
–
изучение
оптических
спектров
излучения
или
поглощения;
- атомно-эмиссионный (в том числе метод
пламенной фотометрии),
- атомно-абсорбционный,
- атомно-флуоресцентный.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
21

22.

Методы на эффектах ядерной физики
Исследуются процессы молекулярного и
атомарного уровней.
Используемые эффекты:
- явления радиоактивности;
- излучение корпускулярного или электромагнитного потоков;
- явление ионизации вещества;
- явление резонансов;
взаимодействие
вещества
с
рентгеновским излучением;
- взаимодействие вещества с потоком
электронов
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
22

23.

Примеры методов, построенный на
явлениях ядерной физики
Авторадиография (АРаГ)
Гамма-резонансная спектроскопия
(ГРСС)
Масс-спектрометрия (МСМ)
Рентгеноструктурный анализ (РеСтА)
Радиоимунологический анализ (РаИмА)
Рентгенофлуоресцентная спектроскопия
(РеФлСМ)
Растровая электронная микроскопия
(РЭМС)
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
23

24. Особенности проведения диагностических исследований

Две части:
1. Особенности проведения
физиологических
исследований.
2. Особенности проведения
аналитических исследований.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
24

25. Общие особенности

Сложность организации и функционирования организма: связана с особенностями
биологического объекта как объекта
исследования.
Наличие трех подходов к оценке состояния
организма: физиологический, психологический и аналитический.
Затруднения при исследовании параметров
внутренней среды: сложность проникновения во внутренние полости без
нарушения целостности
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
25

26. Особенности проведения физиологических исследований

Сложность взаимосвязей физических и
физико-химических проявлений жизнедеятельности с медико-биологическими показателями и физиологическими процессами.
Отображение одного и того же физиологического процесса во многих физических проявлениях.
Отсутствие универсального метода исследования - приводит к необходимости использования комплексных исследований.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
26

27. Особенности проведения физиологических исследований

Разнообразие медико-биологических показателей
и
физиологических
процессов:
трудности
их
одновременной
оценки,
разнородность методов для их определения.
Трудности
учета
всех
посторонних
мешающих факторов - особое значение
психофизиологические факторы.
Необходимость точного выполнения методических приемов - последовательность и тщательность выполнения всех этапов эксперимента.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
27

28. Особенности проведения физиологических исследований

Необходимость
учета
индивидуального
разбро-са: внутригрупповая изменчивость,
анатомо-физиологические
особенности,
национальные, климатические условия и др.
Подвижность биообъекта со сложным и часто
неизвестным законом движения: затруднения
учета влияния этой подвижности на
результаты.
Сложность технологических схем выполнения
ФИ: два этапа - подготовка объекта и
проведение самого исследования.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
28

29. Особенности проведения аналитических исследований

- Объемные и временные ограничения при
изучении биопроб: после взятия биопробы ее
способность
сохранять
информацию
о
состоянии организма падает; объем биопробы
должен быть представительным, но чем
меньше, тем лучше;
- Различные агрегетные состояния биопроб, взятых из организма: биопроба может быть представлена в виде газообразного, жидкого или
твердого состояний, методы изучения которых
существенно различаются;
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
29

30. Особенности проведения аналитических исследований

- Многообразие аналитических методов исследования: с биопробой можно делать любые преобразования, вплоть до уничтожения;
- Затруднения в трактовке результатов исследова-ния
биопроб: биопробы быстро теряют связь с
организмом-источником; многие процедуры тре-буют
больших затрат времени;
- Специфичность условий использования аналитической техники: это условия клинических лабораторий, исследования без присутствия организма,
повторное взятие биопробы часто невозможно,
требуется тщательная методическая подготовка
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
30

31.

Итоговый слайд по всей теме
Рассмотрена система методов
диагностических исследований.
Отмечены ее устройство, функционирование, связь между элементами. Сформулированы особенности
выполнения
диагности-ческих исследований.
2005 г.
14 лекция. Система методов АИ
31