Предмет и задачи. Взаимосвязь с другими дисциплинами. Особенности.
Основные разделы токсикологической химии.
Основные направления химико-токсикологического анализа.
Этапы становления и развития токсикологической химии.
Название предмета «Токсикологическая химия» уже само показывает, что это наука, связанная, с одной стороны, с токсикологией, с другой - с химией. Токсикология - наука медицинская. Ее название происходит от двух греческих слов: toxikon - яд и logos - учение. Токсикология , таким образом, является наукой о ядах и их действии на организм (человека, животного, растения).
Токсикологическая химия возникла из потребностей токсикологии, что отражается и на названии, и на содержании предмета. В период своего становления и развития токсикологическая химия была связана, главным образом, с судебно-медицинской токсикологией и называлась судебной химией, а в 1965 году переименована в токсикологическую химию). В других странах при том же содержании этот предмет называют судебно-химическая токсикология, аналитическая токсикологическая химия, химическая токсикология, аналитическая токсикология.
Программа для фармацевтических вузов, утвержденная Минздравом РФ в 1996 г., дает следующее определение изучаемой дисциплины :
Токсикологическая химия – это наука о химических превращениях токсических веществ и их метаболитов в организме, методах их выделения из объектов биологического происхождения, обнаружения и количественного определения.
В действующем до настоящего времени учебнике М.Д.Швайковой «Токсикологическая химия», изданном в 1975 г.,
Токсикологическая химия определяется как наука о химических методах изолирования, обнаружения и определения ядовитых и сильнодействующих веществ, а также продуктов их превращения в тканях, органах и жидкостях организма (животного, растения) и в окружающей человека среде и предметах (вода, воздух, земля, остатки пищевых продуктов, лекарств и т.п.)
Характерной чертой современной токсикологической химии является значительное расширение арсенала потенциально опасных для человека и животных химических соединений. Потенциальные возможности отравлений заложены в широчайшем использовании химических средств в медицине, промышленности и быту, в доступности различных химических веществ широким слоям населения, не всегда достаточно знакомого с токсическими свойствами этих веществ, применяемых в качестве лекарств, пестицидов, препаратов бытовой химии, а также в попытках самолечения и т.п. Постоянное увеличение числа отравлений, особенно лекарственными средствами, отмечается в последние десятилетия практически во всех развитых странах мира. Немаловажное значение имеют и загрязнение окружающей человека среды (вода, пища, воздух современных городов и др.) отходами производства, накопление в этих объектах большого количества веществ, которые при определенных условиях могут стать причиной отравления.
Основными задачами современной токсикологической химии как науки поэтому продолжают оставаться:
разработка новых и усовершенствование применяемых методов выделения (изолирования), обнаружения и количественного определения токсических веществ в жидкостях, органах и тканях организма и во внешней среде, а также методов изолирования, обнаружения и определения продуктов их превращения (метаболитов) в живом организме и в трупе.
Решение этих задач направлено на диагностику отравлений, оказание быстрой помощи отравившемуся, на предупреждение всякого рода отравлений токсическими веществами.
Токсикологическая химия является специальной фармацевтической дисциплиной и взаимосвязана с другими дисциплинами:
медицинскими (фармакология, судебно-медицинская и клиническая токсикология),
биологическими (биохимия, биология, фармакогнозия),
химическими (фармацевтическая, аналитическая, органическая и др. химии).
Следует отметить, что токсикологическая химия как специальная фармацевтическая дисциплина преподается только в фармацевтических вузах страны.
Овладение основами токсикологической химии необходимо провизору для последующей специализации в области судебно-химической экспертизы, клинической токсикологии и фармации, криминалистики, экологии и санитарной химии.
Токсикологическую, ранее - судебную химию, следует считать сравнительно молодой наукой. Годом ее узаконения считается 1714г., когда Петром I был издан Воинский указ об обязательном установлении причины смерти лиц, погибших насильственной смертью (обязательно вводилось судебно-медицинское вскрытие таких трупов).
Создана судебная химия была трудами фармацевтов. Трудами этих же специалистов она развивалась и развивается в настоящее время
Своей деятельностью в области судебной химии выделились ученые:
А..А.Иовский (Московский университет) в 1834 г. впервые в России издал на русском языке руководство по судебной химии, названное им «Руководство к распознанию ядов, противоядий и важнейшему определению первых как в организме, так и вне оного посредством химических средств, названных реактивами».
А.П.Нелюбин заведовал кафедрой фармации медико-хирургической академии Санкт-Петербурга. В 1824 г. опубликовал первые «Правила для руководства судебного врача при исследовании отравления», где впервые в мире он теоретически обосновал необходимость разрушения объекта (органических веществ) при судебно-химических и других исследованиях на «металлические яды», предложил и свой способ разрушения, обосновал способ обнаружения соединений мышьяка после его восстановления до мышьяковистого водорода.
А.П.Дианин профессор Медико-хирургической академии работал в ней более 30 лет и произвел за это время около 5 тысяч судебно-химических анализов. В 1903 г. Дианин получил звание академика Военно-медицинской академии, а в 1904 г. - звание главного судебно-химического эксперта.
Г.Драгендорф , профессор Дерптского (Тарту) Университета, проработавший в России 32 года, впервые выделил судебную химию из фармации в самостоятельную науку и читал ее отдельным курсом. Книга Драгендорфа «Судебно-химическое открытие ядов» выдержала 4 издания. Издавал фармацевтический журнал на немецком языке. Занимался вопросами изолирования и доказательства алкалоидов при судебно-химических исследованиях. Общеалкалоидный реактив Драгендорфа применяется и в наше время.
Профессор Н.И.Кромер - воспитанник Дерптского университета, был основателем химико-фармацевтического отделения при Пермском университете, а затем – самостоятельного фармацевтического института и организатором судебно-медицинской экспертизы в г.Перми (в советское время).
В дореволюционной России не существовало специальных лабораторий для производства судебно-химического анализа.
После 1917 г. началось создание сети государственных судебно-медицинских лабораторий с судебно-химическими отделениями при них.
В 1918 г. при Народном комиссариате здравоохранения был организован отдел медицинской экспертизы, учреждены должности судебно-медицинских экспертов и выработано впервые «Положение о правах и обязанностях государственных судебно-медицинских экспертов».
В 1920 г. были созданы первые кафедры судебной химии на химико-фармацевтического факультета II Московского государственного университета и в Петроградском химико-фармацевтическом институте.
В 1934 г. был создан Государственный НИИ судебной медицины, который в настоящее время переименован в Центр судебно-медицинской экспертизы при МЗ РФ.
В 1934 г. Наркомздравом РСФСР были утверждены первые «Правила судебно-медицинского и судебно-химического исследования вещественных доказательств», которые затем периодически обновлялись.
В настоящее время действует Приказ Минздрава РФ № 407 от 10 декабря 1996 года «О введении в практику правил производства судебно-медицинской экспертизы», который регламентирует правовые и методологические основы, в том числе, и судебно-химической экспертизы.
В развитие токсикологической химии и совершенствование судебно-химической экспертизы в нашей стране огромный вклад внесли:
профессор А.В.Степанов - создатель и руководитель первой кафедры судебной химии во II Московском государственном университете, магистр фармации, доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РСФСР. Он являлся одним из главных организаторов Московского фармацевтического института, где был заместителем директора по научной части и первым деканом. В области судебной химии проработал 45 лет. Написал около 100 научных работ и 3 учебника, в том числе учебник по судебной химии был трижды переиздан. Занимался подготовкой кадров для судебно-химической экспертизы, впервые при кафедре организовал курсы специализации и усовершенствования судебных химиков. Известны его работы по вопросам изолирования алкалоидов и металлических ядов,
профессор М.Д.Швайкова, ученица А.В.Степанова, которая после его смерти в 1946 г. возглавила кафедру судебной химии и руководила ею в течение 30 лет. М.Д.Швайкова продолжила и успешно развивала все научные направления, созданные А.В.Степановым. Ею подготовлено 30 кандидатов фармацевтических наук в области судебной химии; написан учебник по судебной, а затем по токсикологической химии, выдержавший три издания.
Центрами научной мысли в области токсикологической химии в РФ являются Центр судебно-медицинской экспертизы при МЗ РФ, кафедры и курсы токсикологической химии фармацевтических вузов страны, где и сейчас работают ученики М.Д.Швайковой.
Достижения в области токсикологической химии тесно связаны с общими успехами химических и токсикологических наук. Новейшие методы аналитической химии находят широкое применение и в токсикологической химии.
Основными разделами токсикологической химии являются биохимическая и аналитическая токсикология.
Современное развитие токсикологии показывает, что понимание механизмов токсического действия веществ на организм невозможно без системного подхода. Организм является сложной биосистемой, совокупностью взаимодействующих частей. Токсичность вещества неразрывно связана с кинетикой его всасывания, распределения, выделения, механизмом метаболических реакций и т.д., поэтому необходимо уделять особое внимание главным путям и механизмам транспорта, количественным закономерностям, определяющим зависимость между химическими свойствами и биологической активностью веществ. Все эти вопросы составляют основы биохимической токсикологии.
Вопросы кинетики чужеродных соединений, основные закономерности и параметры их распределения, процессы всасывания и экскреции, кинетика выведения из организма подробно рассмотрены в курсе фармакологии.
Вопросы биотрансформации чужеродных соединений в организме, этапы и пути реакций биотрансформации, факторы, влияющие на метаболизм, - рассмотрены в курсе биологической химии.
Информация о физико-химических характеристиках ядовитых веществ позволяет правильно ориентироваться в степени их токсичности, в многообразиях химических превращений, происходящих с токсическим веществом в организме, а также оценивать токсическую ситуацию, связанную с поступлением токсического вещества в организм человека или животного.
Аналитическая токсикология является главным и основным разделом токсикологической химии, в котором рассматриваются способы и методы химического анализа в приложении к биологическим объектам. Основным вопросом аналитической токсикологии остается, как и ранее в судебной химии, рассмотрение вопросов, связанных с подготовкой проб (объектов), включающих выделение (изолирование), очистку и концентрирование токсических соединений из разнообразных биологических объектов, а также правильное использование для качественного и количественного определения возможностей различных методов анализа, их рациональное сочетание.
Химико-токсикологический анализ (ХТА) является чрезвычайно ответственным и имеет свои специфические особенности (это и выделяет токсикологическую химию в самостоятельную фармацевтическую дисциплину).
Аналитический сигнал как источник информации о качественном и количественном составе вещества. Классификация методов химического анализа по характеру аналитического сигнала.
Аналитическая химия и химический анализ. Предмет и задачи аналитической химии. Классификация методов химического анализа.
ЛЕКЦИЯ № 1
План лекции:
1. Аналитическая химия и химический анализ. Предмет и задачи аналитической химии. Классификация методов химического анализа.
2. Аналитический сигнал как источник информации о качественном и количественном составе вещества. Классификация методов химического анализа по характеру аналитического сигнала.
3. Основные этапы химического анализа.
4. Принципы и методы качественного химического анализа.
Аналитическая химия - это наука о методах определения химического состава и структуры химических систем.
Химическая система (вещество) может представлять собой индивидуальное химическое соединение, смесь соединений, какой-либо материал (пластмасса, древесина и т.д.). Состав веществ и материалов имеет качественную и количественную характеристики.
Качественный состав указывает на наличие в веществе определенных химических элементов (элементный состав), функциональных групп (функциональный состав), а также индивидуальных химических соединений в смеси (молекулярный состав).
Количественный состав описывает количественное содержание отдельных составляющих в веществе.
Структурой химической системы называют пространственный порядок расположения атомов и их химических связей в молекуле вещества (внутримолекулярная структура), а также расположение и взаимосвязь молекул в химической системе (межмолекулярная структура).
Суммируя вышесказанное можно схематично изобразить основные характеристики химической системы, выбрав в качестве примера обычную воду
Определение качественного и количественного состава веществ и их структуры проводят с помощью химического анализа .
Таким образом, аналитическая химия является наукой, разрабатывающей и создающей методы химического анализа, то есть предметом аналитической химии, как науки, является теория химического анализа. Аналитическая химия разрабатывает теоретические основы методов анализа, определяет границы их применимости и метрологические характеристики, предлагает способы анализа различных объектов. Химический анализ является практическим применением аналитической химии.
В зависимости от того, какой аспект химической системы интересует химика-аналитика, различают качественный, количественный и структурный анализ:
- качественный анализ служит для определения качественного химического состава и идентификации (установление идентичности с эталоном) веществ;
- количественный анализ служит для определения количественных соотношений между компонентами химической системы;
- структурный анализ служит для исследования внутри- и межмолекулярной структуры веществ (например, молекула ДНК представляет собой две спирали, состоящие из пуриновых и пиримидиновых оснований, расположенных в определенной последовательности, и связанные между собой водородными связями).
Качественный анализ обычно предшествует количественному, а определение структуры проводят, как правило, имея информацию о качественном и количественном составе вещества.
По сложности проведения различают элементный, функциональный, молекулярный и фазовый анализ:
- элементный анализ – это установление наличия и количественного содержания химических элементов в веществе, то есть нахождение его элементного состава;
- функциональный анализ – это установление наличия и количественного содержания функциональных групп в молекулах органических соединений;
- молекулярный анализ – это установление наличия и количественного содержания молекул индивидуальных химических соединений в веществе, смесях и материалах;
- фазовый анализ – это анализ вещества на наличие в нем отдельных фаз, различающихся по своим химическим и физическим свойствам и отделенных друг от друга поверхностями раздела.
В зависимости от того, с каким количеством вещества оперируют при выполнении анализа различают макро-, полумикро-, микро- и ультрамикроанализ:
При макро- и полумикрометоде используют обычную химическую посуду, система работы в обоих методах идентична, однако преимуществом полумикроанализа является значительно меньший расход реактивов. Микро- и ультрамикроанализ требует использования высокочувствительных реакций, специальных методов и аппаратуры. На практике в обычных химических лабораториях чаще всего применяется полумикроанализ.
Для проведения химического анализа необходимо, чтобы вещество или его составные части обладали определенными химическими, физическими и физико-химическими свойствами, позволяющими обнаружить, измерить количество и установить структуру этого вещества. Такие свойства называют аналитическими свойствами или аналитическим сигналом . Таким образом, аналитический сигнал - это свойство вещества, зависящее от его природы и содержания в пробе, то есть аналитический сигнал характеризует качественный и количественный состав анализируемого вещества. В зависимости от характера аналитического сигнала методы химического анализа делят на 4 группы:
1) химические методы основаны на использовании химических реакций (нейтрализации, окисления-восстановления, комплексообразования и осаждения), в которые вступает анализируемое вещество. Качественным аналитическим сигналом при этом является наглядный внешний эффект реакции - изменение окраски раствора, образование или растворение осадка, выделение газообразного продукта. При количественных определениях в качестве аналитического сигнала используют объем выделившегося газообразного продукта, массу образовавшегося осадка и объем раствора реагента с точно известной концентрацией, затраченный на взаимодействие с определяемым веществом.
2) физические методы не используют химические реакции, а измеряют какие-либо физические свойства (оптические, электрические, магнитные, тепловые и др.) анализируемого вещества, которые являются функцией его состава.
3) физико-химические методы используют изменение физических свойств анализируемой системы в результате протекания химических реакций. К физико-химическим относят также хроматографические методы анализа, основанные на процессах сорбции-десорбции вещества на твердом или жидком сорбенте в динамических условиях, и электрохимические методы (потенциометрия, вольтамперометрия, кондуктометрия).
Физические и физико-химические методы часто объединяют под общим названием инструментальные методы анализа, так как для проведения анализа применяют аналитические приборы и аппараты, регистрирующие физические свойства или их изменение.
В отличие от химических методов инструментальные методы анализа позволяют одновременно устанавливать качественный и количественный состав веществ быстро и достаточно точно. Примерами качественного аналитического сигнала в физических и физико-химических методах могут служить длина волны поглощаемого или испускаемого веществом электромагнитного излучения в спектроскопии (λ), параметры удерживания в хроматографии (время удерживания t R ), потенциал полуволны в полярографии (E 1/2 ), а коли-чественным аналитическим сигналом являются интенсивность поглощения или испускания электромагнитного излучения (оптическая плотность А ), площадь хроматографического пика (пятна) (S ), величина диффузионного тока (Id ).
4) биологические методы используют для анализа биологически активных веществ. Например, антибиотики анализируют по их способности останавливать рост микроорганизмов, а сердечные гликозиды - останавливать изолированное сердце лягушки.
Таким образом, первоочередной задачей аналитической химии является обнаружение и всестороннее изучение аналитических свойств (определение аналитического сигнала) веществ с целью определения их взаимосвязи с составом и структурой анализируемых химических систем и создания на этой основе конкретной методики химического анализа.
В ходе любого анализа можно выделить следующие основные этапы:
1) отбор пробы для анализа (пробоотбор) и перевод ее в раствор (растворение);
2) разделение и концентрирование;
3) проведение анализа (конечное определение);
4) обработка полученных результатов.
1) Пробоотбор. Различают 3 вида пробы:
а) генеральная (первичная) проба – получают из большой массы анализируемого образца путем равномерного отбора вещества из разных частей по всему объему образца. Масса генеральной пробы составляет несколько десятков граммов и ее главным свойством является представительность. Представительность пробы - это соответствие состава пробы среднему составу анализируемого образца. Для получения представительной пробы необходимо вещества, отобранные для анализа из разных частей образца, тщательно перемешать (жидкие и газообразные) или растереть в ступке до однородной массы (твердые).
б) лабораторная (средняя) проба необходима для проведения всестороннего полного анализа образца и ее масса соответствует выбранным методам анализа. Лабораторную пробу получают из генеральной путем уменьшения ее величины методом квартования или с помощью автоматических пробоотборников. При квартовании пробу раскладывают равномерным слоем в виде квадрата и делят диагоналями на четыре треугольника. Две противоположные части отбрасывают, а две другие соединяют, еще раз измельчают и снова проводят квартование. Полученная таким образом лабораторная проба массой несколько граммов помещается в банку из темного стекла с притертой крышкой для предотвращения внешних воздействий. Часть лабораторной пробы предназначена для проведения арбитражного анализа.
в) аналитическая проба (проба для анализа) необходима для единичного определения. Аналитическую пробу получают из лабораторной путем взятия точной навески на аналитических весах. Примерную навеску пробы для анализа заранее рассчитывают, исходя из ориентировочного содержания определяемого компонента в пробе и метода определения.
При растворении пробы стремятся перевести в раствор все ее компоненты без потерь. При этом удобнее всего использовать воду, а также кислые или щелочные водные растворы, водные растворы комплексообразователей.
Для растворения органических соединений часто используются неводные растворители - спирты, кетоны, эфиры, ароматические и алифатические углеводороды, хлорорганика и т.д.
2) Разделение и концентрирование. Так как многие анализируемые образцы представляют собой смеси соединений, которые могут мешать определению друг друга, то необходимо их предварительное разделение химическими (осаждение, соосаждение), физическими (отгонка) и физико-химическими (хроматография, экстракция) методами. Этими же методами (плюс выпаривание) может быть осуществлено концентрирование отдельных компонентов для снижения предела их обнаружения (увеличения чувствительности). В результате концентрирования достигается увеличение концентрации анализируемого компонента в растворе, которое характеризуется коэффициентом концентрирования K конц:
где: С исх и V исх - концентрация и объем исходного (разбавленного) раствора;
С кон и V кон - концентрация и объем конечного (концентрированного) раствора
3) Проведение анализа осуществляется по имеющимся стандартным аттестованным методикам в зависимости от задачи химического анализа.
4) Обработка полученных результатов включает обобщение сделанных наблюдений, определение правильности и воспроизводимости полученных данных, расчет результатов анализа, оценку достоверности полученных результатов методами математической статистики.
/ Рубцов А.Ф. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1972 — №1 . — С. 41-45.
Построение заключения судебно-химической экспертизы
библиографическое описание:
Построение заключения судебно-химической экспертизы / Рубцов А.Ф. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1972. — №1. — С. 41-45.
html код:
/ Рубцов А.Ф. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1972. — №1. — С. 41-45.
код для вставки на форум:
Построение заключения судебно-химической экспертизы / Рубцов А.Ф. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1972. — №1. — С. 41-45.
wiki:
/ Рубцов А.Ф. // Судебно-медицинская экспертиза. — М., 1972. — №1. — С. 41-45.
Судебно-химическая экспертиза вещественных доказательств включает два взаимосвязанных этапа: химико-токсикологический анализ и составление экспертного заключения.
Даже при наличии совершенных методов анализа, обладающих высокими разрешающими характеристиками, и соблюдении всех условий проведения исследования неправильно или недостаточно точно составленное заключение снижает доказательную значимость проведенной экспертизы. Построение заключения требует всестороннего, осторожного и глубокого осмысливания всех данных, полученных в процессе проведения анализа, и их критической оценки. Заключение должно основываться на фактических данных и строиться с соблюдением законов логики, быть кратким, но ясным, полностью отвечать на поставленные вопросы. А.В. Степанов (1947) указывал: «Несмотря на необходимость не задерживать представление результатов исследования, все-таки не следует спешить с заключением: необходимо взвесить и разобрать все полученные данные, произвести в случае надобности проверку исследования, дабы быть совершенно уверенным в полученных результатах. Неосмотрительная поспешность может повести к чрезвычайно тяжелым, часто неустранимым последствиям».
Правила судебно-химической экспертизы вещественных доказательств в судебно-химических отделениях судебно-медицинских лабораторий предусматривают следующее: в заключении прежде всего, исходя из описания судебно-химического исследования, перечисляют найденные вещества с указанием их количества, затем ненайденные вещества и, наконец, по пунктам приводят ответы на вопросы (в пределах компетенции судебного химика), поставленные органами дознания, следствия и суда. Химик-эксперт, проведя исследование вещественных доказательств, должен ответить на основной, часто единственный вопрос: содержатся ли в исследуемых объектах вещества, которые могут быть отнесены к ядам.
Однако в указанном требовании построения заключения судебно-химической экспертизы следует отметить существенные недостатки - использование несовершенных методов анализа (например, систематического сероводородного метода обнаружения «металлических» ядов), недостаточное знание разрешающих возможностей отдельных методик и их метрологических характеристик, малую изученность метаболитических процессов и др.
Углубленное изучение основных методов изолирования ядовитых веществ из биологических объектов, главным образом из трупного материала, разработка методик количественного определения выделенных ядовитых веществ позволяют более отчетливо выявлять отдельные неточности и упущения при построении экспертного заключения по судебно-химическим исследованиям вещественных доказательств, которые отрицательно сказываются на общей судебно-медицинской оценке результатов химико-токсикологического анализа. Развитие научных методов исследования и самой науки позволяет более четко выявлять упущения в заключении. Данное положение целесообразно рассмотреть и показать на отдельных примерах.
В течение нескольких лет в нашей стране для количественного определения этилового спирта применяли способ высаливания. В отдельных лабораториях его используют и сейчас. Полученные при исследовании цифровые данные, характеризующие найденные количества спирта в крови и моче, вносят в экспертное заключение. В то же время при многочисленных исследованиях установлено, что ошибка определения этилового спирта методом высаливания находится в обратной зависимости от концентрации определяемого спирта. Например, при 1,5‰ она может достигать 40-45% в сторону занижения. Однако хорошо известная судебным химикам величина ошибки определения малых количеств спирта не получала и не получает отражения в заключении судебно-химической экспертизы. Отрицательные проявления такого построения заключения можно показать с помощью простых расчетов. Концентрация алкоголя 1,5%о с учетом ошибки метода количественного определения его будет соответствовать содержанию около 2,2‰. Если рассмотреть эти данные с позиций тяжести интоксикации, то при концентрации спирта 1,5%о отмечается легкая степень опьянения, а при 2,2‰ - средняя, приближающаяся к сильной.
Те судебно-медицинские эксперты, которые на владеют знаниями о разрешающих возможностях данного метода определения этилового спирта, указанную в заключении концентрацию оценивают без соответствующих уточнений и поправок, допуская при этом судебно-медицинскую ошибку.
Известно влияние гнилостных процессов, степени заполнения сосудов биологическими жидкостями, характера укупорки тары на результаты количественного определения этилового спирта различными, в частности фотометрическим, методами. При гнилостном разложении в трупе, крови и моче могут образоваться редуцирующие вещества. Количество их подвержено значительным колебаниям. Может также происходить и улетучивание спирта. При определении этилового спирта фотометрически (а также некоторыми другими методами) отдифференцировать редуцирующие вещества невозможно. Результаты определения алкоголя в гнилостно измененных крови и моче не могут иметь достоверного судебно-медицинского значения. В.И. Прозоровский и соавт. (1967) обращали внимание на необходимость строгого соблюдения всех условий взятия биологического материала и его транспортировки, в частности: кровь и мочу надо брать стерильно, хранить в герметически закрытой и заполненной до пробки посуде; для количественного определения алкоголя кровь и мочу брать не позже 2-3 суток после смерти, а в случаях утопления и септических заболеваний и в районах с жарким климатом - не позже суток.
Практика судебно-медицинских лабораторий показывает, что многие из указанных положений часто не выполняются. В то же время эти факторы, влияющие на результаты количественного определения спирта, многими химиками-экспертами не учитываются при построении заключения судебно-химической экспертизы.
В методическом письме о дефектах при производстве судебно-химических экспертиз (1966) сказано, что в примечании к заключению обязательно надо указывать на относительное значение полученных данных о количественном содержании алкоголя в гнилостно разложившихся крови и моче. Отсутствие такого примечания считается ошибкой химика-эксперта. Однако это указание многими химиками-экспертами не выполнялось или соблюдалось только частично.
Недооценка химиками-экспертами влияния гнилостных процессов на результаты количественного определения спирта в определенной мере приводит к гипердиагностике летальных отравлений этиловым алкоголем. Заключение судебно-химической экспертизы не может являться простой констатацией данных, полученных при химическом анализе. Оно должно быть логически и научно обоснованным, отражать не только полученные результаты, но и содержать глубоко осмысленную и обоснованную оценку их с позиций эксперта-химика, базирующегося на разрешающих возможностях примененного метода исследования и особенностях исследованных вещественных доказательств.
В последние годы в нарушение правил ведения судебно-химической документации стали получать распространение выписки из актов. Судебно-медицинскую оценку изложенных в них данных из-за краткости описания произвести еще труднее.
Дробный метод определения «металлических ядов» высокочувствителен, он позволяет определять в органах естественно содержащиеся элементы, соединения которых имеют токсикологическое значение. Судебно-медицинские эксперты должны учитывать и правильно оценивать эту особенность метода. Однако в экспертных заключениях представляют, как правило, только итоговые результаты количественного определения найденных элементов, а данные об их естественном содержании не отражают, несмотря на имеющиеся на этот счет рекомендации. Если же их и отмечают, то в примечании, что придает им как бы второстепенное значение, поскольку в примечании обычно принято выносить не имеющие большого значения сведения. Подобная трактовка, допустимая в других областях, совершенно неприемлема в отношении заключений судебно-химической экспертизы.
Анализ смертельных отравлений в стране позволил выявить некоторые характерные закономерности в распределении интоксикаций «металлическими» ядами в 1968 и 1969 гг. По отношению к общему числу смертельных отравлений интоксикации соединениями меди составили (соответственно по годам) 0,158 и 0,101%, мышьяка - 0,141 и 0,081%, ртути - 0,088 и 0,060%, цинка - 0,015 и 0,010%.
Из этих данных следует, что наибольшее число смертельных интоксикаций было вызвано препаратами меди. Соединения мышьяка и ртути занимают 2-е и 3-е места. Известно, однако, что соединения ртути токсичнее, чем соединения меди, они широко применяются во многих сферах человеческой деятельности, а дробным методом медь, как правило, определяется во внутренних органах как естественный элемент (в отличие от мышьяка и ртути). Поэтому отсутствие в экспертном заключении судебно-химической интерпретации количества меди, указанного в акте, может быть оценено судебно-медицинским экспертом недостаточно точно и привести к ошибочному заключению.
Отечественные исследователи в последние годы усиленно разрабатывают методики доказательства отравлений алкалоидами, синтетическими веществами, гликозидами, пестицидами и другими органическими соединениями. По отдельным методикам изданы письма (определение в трупном материале морфина, стрихнина, бруцина, резерпина, декаметония, прозерина, хлорофоса, дихлорофоса) и тем самым в определенной мере унифицировано проведение анализов. Подготавливаются методические письма по определению барбитуратов, производных изоникотиновой кислоты, местных анестетиков, аминазина, галантамина, секуринина и др. Указанные методики освещены в печати.
По наиболее сложным вопросам, в частности по определению алкалоидов, сердечных гликозидов и пестицидов, проводятся семинары, курсы усовершенствования и специализации химиков-экспертов. Создаются предпосылки для широкого использования в судебно-медицинских лабораториях новых совершенных методов определения органических соединений, что не только расширяет экспертные возможности судебно-химической службы, но и ставит перед химиками-экспертами более широкие требования в отношении правильного построения заключения, глубокой судебно-химической оценки результатов анализа.
Взаимосвязь этих положений можно раскрыть на двух основных классах ядовитых соединений: алкалоидах и барбитуратах.
В.Ф. Крамаренко (1962) проведена сравнительная оценка изолирования алкалоидов из трупного материала методами Стаса-Отто, Васильевой и способом, рекомендованным самим автором. Степень выделения алкалоидов указанными методами значительно колеблется и зависит от метода изолирования, что подтверждается данными табл. I.
Таким образом, при исследовании трупного материала морфин, стрихнин и бруцин в зависимости от способа изолирования можно извлечь и количественно определить в среднем в пределах 1/5, 1/4, 1/3 и 1/2 частей от фактического содержания в исследуемой навеске органа. Приблизительно аналогичный выход дают и другие алкалоиды.
Разрешающие особенности того или иного метода, примененного для определения алкалоидов, не отражаются в заключении судебно-химической экспертизы. А судебно-медицинские эксперты, не зная количественной характеристики их, принимают указанные в заключении цифровые данные за абсолютные величины, как бы объективно отражающие содержание ядовитого вещества в органе, допускают неточности и ошибки уже в судебно-медицинском аспекте.
В последние годы внесены различные уточнения и модификации в методы определения барбитуратов, изучены количественные показатели отдельных вариантов методик. Судебные химики находятся в преддверии широкого применения методов количественного определения барбитуратов.
По данным В.И. Поповой (1967, 1968), выход барбамила, барбитала и фенобарбитала в значительной степени зависит от способа изолирования из биологического материала (табл. 2).
Е.В. Метелева (1970) установила, что выход бензонала при изолировании подкисленной водой составляет в среднем 3,84% и подкисленным спиртом- 1,4%. Разработав новый вариант исследования, в основу которого положена методика Грусц-Харди, она добилась увеличения выхода до 10%. Без обсуждения результатов количественного определения барбитуратов, вносимых в заключение экспертизы, эксперт-химик опускает важные для судебно-медицинского эксперта данные.
Таблица 1
Изолирование алкалоидов из трупного материала
1 Приведена количественная характеристика только по указанным алкалоидам с учетом того, что в 1966 г. было издано методическое письмо.
Количественные характеристики имеются в отношении других соединений, например произвольных фенотиазина, гликозидов, различных групп пестицидов и др.
Рассмотренные примеры свидетельствуют о необходимости более точного и научно обоснованного построения экспертного заключения. Оно должно не только включать цифровые данные о количестве найденного вещества в исследуемой навеске органа, но и обязательно содержать судебно-химическую трактовку их с учетом разрешающих возможностей примененного метода анализа. Нужна правильная химико-токсикологическая оценка влияния метаболизма ядов, а также различных процессов, протекающих в трупном материале при хранении и транспортировке, на полученные результаты исследования.
Таблица 2
Изолирование барбитуратов из трупного материала
Заключение судебно-химической экспертизы должно включать перечень соединений, обнаруженных в исследованных вещественных доказательствах, их количественное содержание, оценку полученных результатов с учетом разрешающих возможностей примененных методов анализа и различных особенностей исследованных вещественных доказательств, перечень соединений, на которые производился анализ, но получены отрицательные результаты также с учетом разрешающих возможностей примененного метода анализа и свойств исследованных объектов. При соблюдении этих условий судебно-медицинский эксперт получит данные для правильной судебно-медицинской оценки результатов судебно-химического анализа.
Закон логики гласит: всякая правильная мысль должна быть обоснована другими мыслями, истинность которых доказана практикой человека. Этот закон является отражением в нашем сознании всеобщей причиной связи явлений материального мира. Он имеет особенно большое значение в практике судебно-медицинской и судебно-химической экспертизы.
В ходе любого анализа можно выделить следующие основные этапы:
1) отбор пробы для анализа (пробоотбор) и перевод ее в раствор (растворение);
2) разделение и концентрирование;
3) проведение анализа (конечное определение);
4) обработка полученных результатов.
1) Пробоотбор. Различают 3 вида пробы:
а) генеральная (первичная) проба – получают из большой массы анализируемого образца путем равномерного отбора вещества из разных частей по всему объему образца. Масса генеральной пробы составляет несколько десятков граммов и ее главным свойством является представительность. Представительность пробы - это соответствие состава пробы среднему составу анализируемого образца. Для получения представительной пробы необходимо вещества, отобранные для анализа из разных частей образца, тщательно перемешать (жидкие и газообразные) или растереть в ступке до однородной массы (твердые).
б) лабораторная (средняя) проба необходима для проведения всестороннего полного анализа образца и ее масса соответствует выбранным методам анализа. Лабораторную пробу получают из генеральной путем уменьшения ее величины методом квартования или с помощью автоматических пробоотборников. При квартовании пробу раскладывают равномерным слоем в виде квадрата и делят диагоналями на четыре треугольника. Две противоположные части отбрасывают, а две другие соединяют, еще раз измельчают и снова проводят квартование. Полученная таким образом лабораторная проба массой несколько граммов помещается в банку из темного стекла с притертой крышкой для предотвращения внешних воздействий. Часть лабораторной пробы предназначена для проведения арбитражного анализа.
в) аналитическая проба (проба для анализа) необходима для единичного определения. Аналитическую пробу получают из лабораторной путем взятия точной навески на аналитических весах. Примерную навеску пробы для анализа заранее рассчитывают, исходя из ориентировочного содержания определяемого компонента в пробе и метода определения.
При растворении пробы стремятся перевести в раствор все ее компоненты без потерь. При этом удобнее всего использовать воду, а также кислые или щелочные водные растворы, водные растворы комплексообразователей.
Для растворения органических соединений часто используются неводные растворители - спирты, кетоны, эфиры, ароматические и алифатические углеводороды, хлорорганика и т.д.
2) Разделение и концентрирование. Так как многие анализируемые образцы представляют собой смеси соединений, которые могут мешать определению друг друга, то необходимо их предварительное разделение химическими (осаждение, соосаждение), физическими (отгонка) и физико-химическими (хроматография, экстракция) методами. Этими же методами (плюс выпаривание) может быть осуществлено концентрирование отдельных компонентов для снижения предела их обнаружения (увеличения чувствительности). В результате концентрирования достигается увеличение концентрации анализируемого компонента в растворе, которое характеризуется коэффициентом концентрирования K конц:
где: С исх и V исх - концентрация и объем исходного (разбавленного) раствора;
С кон и V кон - концентрация и объем конечного (концентрированного) раствора
3) Проведение анализа осуществляется по имеющимся стандартным аттестованным методикам в зависимости от задачи химического анализа.
4) Обработка полученных результатов включает обобщение сделанных наблюдений, определение правильности и воспроизводимости полученных данных, расчет результатов анализа, оценку достоверности полученных результатов методами математической статистики.
5.1. Судебно-химическая экспертиза вещественных доказательств должна быть начата в день их поступления, учитывая возможность летучести и разложения некоторых веществ (органические растворители, кислоты, щелочи, синильная кислота, атропин, кокаин). Если это по объективным причинам невозможно, то вещественные доказательства хранят в холодильнике.
Государственный судебно-медицинский эксперт:
5.2.1. тщательно осматривает поступившие в судебно-химическое отделение (лабораторию) вещественные доказательства и подробно описывает их в рабочем журнале;
5.2.2 обязательно устанавивает полное соответствие полученных объектов с описанием их в сопроводительном документе и их принадлежность;
5.2.3. тщательно изучает все материалы по проводимой экспертизе и составляет план исследования.
5.3. Для проведения судебно-химического исследования (обнаружение, применение подтверждающих методов, количественное определение) расходуют две трети присланных вещественных доказательств (объектов) и одну треть хранят в отделении или лаборатории (архив) для повторного анализа, если возникает такая необходимость.
5.4. При получении ограниченного количества вещественных доказательств они могут быть использованы полностью по согласованию с государственным судебно-медицинским экспертом или судебно-следственными органами.
6. Методология судебно-химического анализа
6.1. Основной задачей судебно-химической экспертизой является выбор оптимального метода изолирования веществ. Для обнаружения и идентификации химических и лекарственных веществ имеются предварительные методы (цветные реакции, тонкослойная хроматография, имунно-ферментные методы и т.д.),
так и подтверждающие инструментальные (спектрометрия в видимой, УФ - и ИК-областях, атомно-абсорбционная спектрофотометрия, газожидкостная хроматография, хроматомасс -спектрометрия).
При применении прямой УФ спектрометрии следует учитывать влияние метаболитов и других загрязняющих соэкстрактивных веществ, а также чувствительность и недостаточную специфичность метода.
При применении газовой и жидкостной хроматографии для уменьшения ошибок, связанных с абсорбцией на поверхности, потерь в процессе экстракции, при выпаривании растворителей, дериватизации и невоспроизводимости, обусловленной различной техникой ввода, следует использовать метод внутреннего стандарта.
Внутренний стандарт должен обладать физико-химическими свойствами, сходными с анализируемым веществом. Хроматографические свойства внутреннего стандарта должны быть такими, чтобы он элюировался с анализируемым веществом и отличался от остальных веществ, которые могут присутствовать. По возможности нужно использовать гомолог анализируемого вещества, который должен также растворяться и равномерно смешиваться с анализируемой пробой.
6.2. Многие лекарственные препараты и другие токсикологически важные вещества метаболизируются в организме и превращаются в полярные и конъюгированные метаболиты, которые ввиду низкой летучести трудно поддаются газохроматографической идентификации. Кроме того, конъюгаты трудно экстрагируются обычными экстракционными методами, поэтому предпочтительно разрушать конъюгаты с помощью кислотного гидролиза перед экстракцией, а затем экстрагировать метаболиты, подвергать дериватизации для улучшения термической стабильности и увеличения их летучести.
Однако, следует учитывать, что некоторые вещества подвергаются изменениям во время упомянутых аналитических процедур (кислотный гидролиз, дериватизация, термические превращения при газохроматографическом процессе и т.д.) и это может быть дополнительным признаком для идентификации нативных веществ и их метаболитов.
6.3. Исследование может быть произведено на определенное соединение, группу веществ или на неизвестное вещество по схеме общего судебно-химического исследования в зависимости от вопросов, поставленных в сопроводительном документе.
6.4.Если в ходе исследования возникает необходимость в проведении анализа на другие вещества, то эксперт обязан расширить исследование.
6.5. Для исследования всегда нужно применять лишь те методы и процедуры, с которыми эксперт ранее ознакомился, владеет ими, знает все условия воспроизведения, сможет учесть все ошибки, которые возникают при их применении. Любые изменения метода или процедуры должны быть четко документированы, объяснены причины их изменения. Все изменения должны быть согласованы с заведующим отделением (лабораторией).
6.6. В отделении (лаборатории) должны иметься разработанные рекомендации для всех используемых стандартных методик. Все методики должны быть апробированы. Любые изменения методик должны быть мотивированы и обоснованы.
6.7. В зависимости от поставленных задач разрабатывается соответствующая схема анализа. Если анализ направлен на обнаружение одного яда или группы веществ, то применяют специально разработанные частные методики. По возможности должно быть применено не менее двух независимых методов, каждый из которых основан на различных физических или химических принципах для надежной идентификации. Если потребуется обнаружить или исключить широкий круг ядов без специального задания (общий ход анализа на «неизвестное» вещество), то необходимо применить комплексный подход для систематического хода исследования, целью которого является обнаружение токсических веществ, их идентификация и количественное определение. Для этого следует провести скрининг-анализ с последующим применением подтверждающих методов, основанных на различных аналитических принципах. Результаты каждого метода сравнивают с соответствующими данными, что позволяет ограничить круг подозреваемых веществ. В случае обнаружения какого-либо соединения для надежной идентификации последнего необходимо произвести сравнительный анализ предполагаемого токсического вещества с соответствующим стандартом подлинного вещества или применить метод добавок к биологическому материалу, а также учесть результаты контрольного опыта.
6.8. Каждое судебно-химическое исследование следует проводить как количественное исследование, в которое оно и может быть превращено на любой стадии работы. Объекты для всех испытаний берут по массе, количеству дистиллятов, диализатов, фильтратов - по объему.
6.9. Количественное определение производят во всех случаях, где это возможно и имеются соответствующие методики определения. Количества найденных веществ относятся к 100 г взятой для анализа навески объекта и выражается в весовых единицах.
6.10. Все методы количественного определения должны быть апробированы на той биологической матрице, которая будет использоваться для анализа (кровь, моча, ткани органов), к которой добавляют заведомо известные количество вещества и подвергают исследованию по данной схеме анализа. При этом определяют пределы обнаружения и определения, абсолютный выход при различных концентрациях, диапазон определяемых содержаний для калибровочного графика (подчинение закону Ламберта-Бера), селективность, воспроизводимость анализа. Для повышения точности определения обнаруживаемого вещества проводит не менее двух определений для каждого объекта.
6.11. Следует убедиться в химической чистоте используемых для анализа реактивов, при этом на чистоту реактивы проверяют в тех максимальных количествах, в которых они будут употреблены для анализа и теми же методами и реакциями, которые будут применены в ходе судебно-химического исследования.
6.12. Для обеспечения высокого качества производства экспертизы рекомендуется производить внутрилабораторный и внешний контроль качества, ориентированный как на метод, так и на определяемое вещество.
