Химическая и биологическая безопасность

В настоящее время существует необходимость в быстром определении и положительной идентификации биологически опасных агентов, а также разновидностей микробов непосредственно из комплексных проб окружающей среды. Эта проблема является чрезвычайно актуальной не только в области безопасности, но также и в медицинских, сельскохозяйственных науках, в науках об окружающей среде. Одной из передовых технологий, лежащих в основе аналитических методов, предназначенных для определения биологической угрозы, является масс-спектрометрия. На протяжении последних 5 лет "shotgun"-протеомика стала одним из альтернативных методов для быстрого масс-спектрометрического анализа сложных протеиновых смесей. Недавно была показана способность "shotgun"-протеомики распознавать целевой вид микробов на фоне большой базы данных основные видов в однокомпонентном образце или двухкомпонентной смеси (Dworzanski J.P., Snyder A.P., Chen R., et al. Anal. Chem. 2004. 76, с. 2355–2366). В данной работе проверялись возможности "shotgun"-протеомики для анализа целевого вида микробов (Escherichia coli) на фоне четырех загрязняющих видов, при четырех концентрациях и четырех различных временных точках анализа. Была использована серийная стандартная платформа "shotgun"-протеомики, основанная на масс-спектрометрии. Проведен также анализ влияния размера базы данных на положительную идентификацию 4 микробов, использованных в исследовании, путем тестирования небольшой (13 видов) и большой (261 вид) базы данных. Результаты показали, что с помощью данной технологии можно было легко распознать целевой вид, когда он составляет 20% фоновой смеси, на 60, 120, 180 и 240 минуте анализа, с небольшой базой данных. Также было показано, что целевой вид легко идентифицируется при 20% или 6% концентрации, однако при 0,6% или 0,06% концентрациях он не может быть идентифицирован с небольшой базой ни при 240-минутном периоде анализа, ни при 30-часовом. Использование большой базы данных было неблагоприятным, поскольку определение целевого вида на фоне загрязнений при любой концентрации было невозможно, хотя три других вида, использованных в данном исследовании, четко идентифицировались сверх фона, когда анализировались с применением большой базы данных. Проведенные модельные исследования указывают на потенциальную возможность применения данной технологии для определения агентов биологической угрозы, однако высвечивают большое количество областей для исследований, которые необходимо провести, прежде чем технология станет полезной в анализах реальных образцов окружающей среды. Graduate School of Genome Science and Technology, University of Tennessee-Oak Ridge National Laboratory, 1060 Commerce Park, Oak Ridge, Tennessee 37830-8026, and Organic and Biological Mass Spectrometry, Chemical Sciences Division, and Genome Analysis and Systems Modeling, Life Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, P.O. Box 2008, Oak Ridge, Tennessee 37831-6131.

Офсайт-анализ боевых химических агентов и родственных соединений играет ключевую роль в программе проверки Конвенции о химическом оружии (КХО). Результаты анализа, цель которого – однозначная идентификация соединений, зависят от метода подготовки образцов. Существует крайняя необходимость в разработке более мягких способов подготовки образцов, которые давали бы хорошее извлечение анализируемых соединений и не изменяли бы их структуру. Высокоуглеродные органические жидкости, создающие сильный углеводородный фон, часто становятся проблемой, с которой сталкиваются при проведении анализов, выполняемых ОЗХО. В настоящей работе изучали процедуры очистки образцов, а именно, замену растворителя с последующим охлаждением и экстракцию "жидкость–жидкость", – с целью устранения углеводородов из органической жидкости. Достаточно эффективным для удаления углеводородного фона в обеих процедурах оказался ацетонитрил, апротонный полярный растворитель, при этом степень извлечения боевых химических агентов была 60–99%. Vertox Laboratory, Defence Research and Development Establishment, Gwalior, India.