ĐỘC CHẤT CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT ĐỘC

Mẫu để KN chất độc rất phức tạp, hàm lượng chất độc trong mẫu thấp nên phải chọn các pp KN thích hợp để có thể phân lập, xác định chất độc một cách chính xác, ít tốn kém.Quá trình phân tích chất độc được chia thành 3 bước chủ yếu sau:Chiết xuất chất độc.Phân tích chất độc: Dùng pp sắc ký.Xác định chất độc : Dùng PP quang phổ.Chọn dung môi thích hợp để chiết . Tỷ lệ thường 525 TT dung môi cho 1 TT chất độc. Có thể dùng một hay phải kết hợp nhiều PP chiết tùy vào đặc tính lý hóa của chất độc. Các PP chiết thường dùng là: Xay với dung môi.Lắc với dung môi.Chiết soxhletChiết xuất lỏng siêu tới hạn.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT ĐỘC

MỤC TIÊU

❖ Nêu được các giai đoạn của quá trình phân tích chất độc.

❖ Trình bày được pp phân lập chung của chất độc vô cơ, hữu cơ.

❖ Chọn được phương pháp phân lập thích hợp cho các chất độc thường gặp.

1.1 CHIẾT XUẤT CHẤT ĐỘC

⮚ Chọn dung môi thích hợp để chiết

⮚ Tỷ lệ thường 5-25 TT dung môi cho 1 TT chất độc

⮚ Có thể dùng một hay phải kết hợp nhiều PP chiết tùy vào đặc tính lý hóa của chất độc

- Các PP chiết thường dùng là:

▪ Xay với dung môi

▪ Lắc với dung môi

▪ Chiết soxhlet

▪ Chiết xuất lỏng siêu tới hạn

1.1 CHIẾT XUẤT CHẤT ĐỘC

1- Xay với dung môi.

▪ Áp dụng cho mẫu chứa chất độc là các tổ chức, mô hay thức ăn…

▪ Tiến hành: Cho mẫu và dung môi vào máy, xay từ 5-15 phút Gạn (lọc) lấy phần dung môi đã hòa tan chất độc

2 Lắc với dung môi.

❖ Dùng máy hay lắc tay PP này có ưu điểm là có thể chiết trong thời gian dài (24 h)

1.1 CHIẾT XUẤT CHẤT ĐỘC

3 Chiết soxhlet

❖ Có thể dùng một hay hỗn hợp dung môi

❖ Nguyên tắc là dùng một lượng dung môi nhất định qua hệ thống hồi lưu để lấy hết các chất

cần thiết.

4 Chiết xuất lỏng siêu tới hạn

❖ Dung môi chiết khi thay đổi điều kiện áp suất to sôi sẽ thay đổi Dung môi trong đkiện kết

hợp cả áp suất và to để đạt trạng thái trên to tới hạn, ở trạng thái này dung môi thể hiện đặc tính của cả dạng lỏng và khí Khi đó dung môi sẽ xâm nhập vào mẫu như dưới dạng khí nhưng có đặc điểm hòa tan như một chất lỏng.

▪ Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)

▪ Điện di mao quản (CE)

Phổ hồng ngoại

(IR) và Raman

Dùng trong pp dấu vân tay

Quang phổ ngọn

lửa

Định tính, định lượng kim loại.

2 LẤY MẪU, BẢO QUẢN MẪU

2.1 Nước tiểu

❖ Mẫu nước tiểu rất cần cho quá trình phân tích chất độc vì TT mẫu lớn, nồng độ chất độc trong

nước tiểu thường cao hơn trong máu

❖ Sự hiện diện của các thành phần chuyển hóa của chất độc trong nước tiểu cũng giúp cho định danh

chất độc

❖ Mẫu được lấy khoảng 50ml, không thêm chất bảo quản

❖ Mẫu nước tiểu lấy càng sớm càng tốt, đặc biệt là trước khi bệnh nhân dùng thuốc điều trị

2 LẤY MẪU, BẢO QUẢN MẪU

2-2 Mẫu dịch da dày

❖ Có được do bệnh nhân nôn ói hay từ dịch hút rửa dạ dày

❖ Khi lấy mẩu dịch dạ dày cần lấy ở phần đầu của dịch rửa dạ dày vì ở phần sau thường nồng độ

chất độc bị loãng Thể tích mẩu khoảng 20ml và không có chất bảo quản

❖ Mẫu dịch dạ dày chứa nhiều thức ăn nên phân bố chất độc thường không đồng đều Cần phải tiến

hành lọc hay ly tâm trước khi phân tích

❖ Mẫu khi được lấy sớm có thể chứa lượng lớn chất độc và thường không có chất chuyển hóa của

nó

2 LẤY MẪU, BẢO QUẢN MẪU

2.3 Máu

❖ Mẫu máu, huyết tương hay huyết thanh đều được sử dụng trong phân tích định lượng chất độc

❖ Trường hợp chất độc là CO hay CN- thì mẫu máu cần cho định lượng là máu toàn phần

❖ Ơ người lớn, mẫu được lấy khoảng 10 ml và được đựng trong ống có cho heparin

❖ Thường không có sự khác biệt giữa nồng độ chất độc trong huyết tương hay huyết thanh Tuy nhiên

nếu chất độc không phân bố trong hồng cầu thì mẫu máu bị huyết giải làm loãng nồng độ chất độc

❖ Trường hợp nghi ngờ ngộ độc CO khi lấy mẫu tránh để khoảng không khí phía trên trong ống mẫu

3 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP, XÁC ĐỊNH CHẤT ĐỘC VÔ CƠ

❖ Độc tính của chất độc hữu cơ thường thể hiện bằng cả phân tử chứ không riêng thành phần các

nguyên tử tạo nên nó, thậm chí khi thay đổi một gốc hay nhóm chức nào của phân tử cũng làm giảm độc tính hay ngược lại

❖ Đối với các chất độc vô cơ thì ngược lại Cả nguyên tố vô cơ lẫn muối của nó đều mang tính độc

Nên khi xác định yếu tố gây độc, chỉ cần xác định nguyên tố gây độc không cần phải xác định cả hợp chất của nó

3 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH CHẤT ĐỘC VÔ CƠ

❖ Chất độc vô cơ gồm :

▪ Một số KL như : As, Hg, Bi, Pb, Cr, Ni, Ba,……

▪ Một số gốc acid như: Nitrit, florid, oxalat, clorat, các acid và kiềm mạnh

❖ Tùy pp phân lập các chất độc vô cơ được chia thành 3 nhóm chính:

▪ Phân lập bằng pp vô cơ hóa: Các kim loại

▪ Phân lập bằng pp thẩm tích: Các anion độc

▪ Phân lập bằng một số pp đặc biệt

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

❖ Các muối KL nặng có khả năng LK với protein động, thực vật tạo những hợp chất bền kiểu

albuminat, các albuminat KL không phân ly nên không xác định được KL nếu không tiến hành vô

cơ hóa

❖ Vô cơ hóa là quá trình đốt cháy chất hữu cơ để giải phóng KL dưới dạng ion

❖ Vô cơ hóa đôi khi không cần đốt cháy hoàn toàn chất hữu cơ thành H2O, CO2 và các chất đơn

giản khác mà chỉ có mục đích tạo các hợp chất đơn giản hơn, kém bền vững hơn có khả năng dể dàng bị phá hủy tiếp tục

❖ Các pp vô cơ hóa phổ biến là:

▪ Vô cơ hóa khô

▪ Vô cơ hóa ướt

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

3.1.1 PP vô cơ hóa khô

❖ Đun mẫu thử với một số muối có tính oxy hóa ở dạng bột như KNO3, NH4NO3 hay có thể tiến

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

3.1.2 PP vô cơ hóa ướt

❖ PP vô cơ hóa bằng clo mới sinh (HCl + KClO3)

▪ Sự vô cơ hóa không hoàn toàn

▪ Gây mất một số KL: As, Hg, Pb, Cu

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

3.1.2 PP vô cơ hóa ướt

❖ PP vô cơ hóa bằng hỗn hợp H2SO4 và HNO3

Nguyên tắc:

H2SO4 → H2SO3 + [O]

H2SO3 → SO2 + H2O

HNO3 → H2O + 2 NO + 3 [O]

NO → N2 + 2 [O]

⮚ Vai trò của H2SO4 và HNO3 là oxy hóa các chất hữu cơ Đầu tiên H2SO4 có thế năng oxy hóa

thấp nhưng sau mẫu thử bị mất nước nên to sôi của hổn hợp tăng lên và làm tăng tác dụng oxy hóa của H2SO4

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

❖Vô cơ hóa bằng hỗn hợp H2SO4, HNO3 và HClO4

- Nguyên tắc:

H2SO4 → SO2 + H2O2

3HNO3 → 2NO2 + H2O2

2HClO4 → Cl2O6 + H2O2

❖Hiện nay pp này được sử dụng rộng rãi cùng với pp sulfonitric A percloric tác dụng chủ yếu ở giai đoạn cuối Khi to lên cao 203oC A.percloric làm tăng thế oxy hóa để phá hủy chất hữu cơ

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

❑ Ưu điểm:

▪ Oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ (99%)

▪ Ít tốn tác nhân oxy hóa

▪ Rút ngắn được 2,5 – 3 lần t.gian so với pp sulfonitric

▪ Thể tích dịch vô cơ hóa nhỏ

3.1 PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA

3.2 PP lọc và thẩm tích phân lập các anion

⮚ Các chất phân lập bằng pp lọc hay thẩm tích gồm:

▪ Acid vô cơ : HNO3, H2SO4, HCL.

▪ Kiềm: NaOH, KOH, NH4OH

▪ Anion độc : Nitrit, nitrat, oxalat, borat,…

⮚ PP lọc đơn giản: Khuấy đều mẫu thử với nước cất, đề yên 2h rồi lọc Dùng A.tricloacetic loại protein

và lọc lại lần nữa Dịch lọc dùng làm các pứ tìm anion

⮚ PP dùng màng bán thấm: Màng này chỉ cho các anion đi qua

3.3 Các pp xác định chất độc kim loại

❖ PP thường dùng như: Tạo phức màu với thuốc thử hữu cơ rồi chiết đo quang, sắc ký, quang phổ, …

4 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT ĐỘC HỮU CƠ

❖Các pp dùng phân lập chất độc hữu cơ:

▪ PP cất kéo theo hơi nước

▪ PP chiết với dung môi

▪ Một số pp đặc biệt khác

❖Theo pp phân lập, các chất độc hữu cơ được phân loại:

▪ PP chưng cất: Ethanol, cyanid, aldehyd, ceton, cloralhydrat, phenol …

▪ Chiết với DM ở pH acid: Barbituric, A.oxalic,A.salicylic…

▪ Chiết với DM ở pH kiềm: Alcaloid, dẫn xuất phenothiazin, amphetamin …

▪ PP sắc ký : Thuốc trừ sâu,…

4 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT ĐỘC HỮU CƠ

4.1 PP cất

❖Dụng cụ cất kéo hơi nước gồm 3 phần chính:

▪ Bình sinh hơi nước

HCN + H2SO4 → NH3 + HCOOH + H2O

❖Lấy dịch cất xác định cyanid, etanol, cloralhydrat, tetraclorua carbon, phenol,…

4 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT ĐỘC HỮU CƠ

4.2 PP chiết với DM kém phân cực

❖ Chọn dung môi có hệ số phân bố K càng nhỏ càng tốt

(K = CNước/CDung môi )

❖ Các dung môi thường dùng là:

▪ Ether, ether dầu hỏa: Ít tạo nhủ tương với nước, dễ bay hơi, không làm hư hoạt chất nhưng dễ gây

cháy và nổ

▪ Chloroform: Dung môi tốt của nhiều chất hữu cơ nhưng lại dễ gây nhũ tương

▪ Một số dung môi khác: Acetatetyl, benzen, cồn amylic

4 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT ĐỘC HỮU CƠ

4.2 PP chiết với DM kém phân cực

❑ Chiết với DM kém phân cực ở pH acid gồm:

▪ Nhóm salicylat gồm: Aspirin, methyl salicylat, salicylic

▪ Nhóm barbiturat: Phenobarbital, barbiturat

▪ Một số chất khác: A.oxalic, phenol, A.mefenamic

▪ Nhóm benzodiazepin

4 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT ĐỘC HỮU CƠ

4.2 PP chiết với DM kém phân cực

❑ Chiết với DM kém phân cực ở pH kiềm gồm :

▪ Nhóm opioid: codein, dextropropoxyphen, methadon, morphin, pethidin, fentanyl…

▪ Kháng sốt rét: Cloroquin và quinin

▪ Nhóm phenothiazin: Clopromazin, promethazin ,

▪ Nhóm chống trầm cảm ba vòng: Imipramin, trimipramin, amitriptylin…

▪ Kháng histamin: Cyclizin

▪ Một số thuốc tim mạch: Lidocain, propranolon, verapamil, quinidin

4 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT ĐỘC HỮU CƠ

4.3 Một số pp chiết chất độc bằng DM hữu cơ

- PP Stass – Otto – Ogier (S.O.O)

- PP Stass nguyên thủy

❖ Stass, một nhà độc chất học người Bỉ đề nghị năm 1850, chủ yếu để phân lập các

alaloid từ phủ tạng Sau đó pp này được Otto và Ogier cải tiến cho hoàn chỉnh thêm

PP nguyên thủy có 2 giai đoạn:

⮚ Xử lý mẫu: Dùng cồn để tách các alcaloid ra khỏi protein Cồn có ưu điểm: Trơ về

hóa học, tan tốt/nước, Loại dể dàng bằng PP chưng cất, Tủa được protein

⮚ Acid hóa mẫu bằng A.tartric để alcaloid ở dạng tartrat alcaloid dễ tan trong cồn hơn

Ngoài ra cồn còn có tác dụng gây tủa protein trong mẫu phủ tạng Lọc loại protein ta được dd cồn chứa tartrat alcaloid Chưng cất dịch chiết cồn ở áp suất thấp để loại cồn.

4.3 MỘT SỐ PP CHIẾT CHẤT ĐỘC BẰNG DM HỮU CƠ

- PP Stass – Otto – Ogier (S.O.O)

❖Chiết bằng DM hữu cơ: Dịch cất được kiềm hóa bằng KHCO3 hay NaHCO3 (Nếu dùng kiềm mạnh làm hòa tan các alcaloid có nhân phenol như morphin, hay thủy phân các alcaloid có nhóm ester như atropin, cocain)

❖Chiết alcaloid bằng ete Bốc hơi ete thu cắn dùng làm các pứ xác dịnh alcaloid

- Những hạn chế của pp Stass và pp cải tiến

❖Ether làm tan chất màu, nhựa, mỡ,… Những chất này không tủa hoàn toàn bằng cồn nên sẽ xuất hiện trong cắn sau khi bốc hơi ete

❖Otto đề nghị chiết alcaloid bằng ete trước khi kiềm hóa, khi đó các tạp chất trên sẽ được loại bỏ

4.3 MỘT SỐ PP CHIẾT CHẤT ĐỘC BẰNG DM HỮU CƠ

❖Sự tủa protein không hoàn toàn vì trong mô phủ tạng có đến 78% là nước Do đó, khi cho cồn vào ta

sẽ được hỗn hợp cồn-nước có độ cồn thấp không thể tủa hoàn toàn protein

❖Ogier đề nghị tủa nhiều lần với độ cồn tăng dần bằng cách chưng cất hỗn hợp cồn nước trong chân không ở to thấp để loại bớt cồn và nước, được một hỗn hợp sệt như sirô Khi cho thêm cồn vào thì một phần prtein nữa được tủa thêm, lọc Dịch lọc được cô đặc như trên và khử protein cho đến khi loại hoàn toàn protein

4.3 MỘT SỐ PP CHIẾT CHẤT ĐỘC BẰNG DM HỮU CƠ

❖Khi chiết mẫu phủ tạng, cắn chất độc thu được lẫn nhiều mỡ, nhất là lecithin do ete kéo theo các chất này

❖Hemary đề nghị ở giai đoạn cuối của quá trình xử lý mẫu nên thay cồn bằng aceton (lecithin không tan/aceton)

❖Trường hợp mẫu phủ tạng, dd cồn sau khi loại hết protein sẽ làm dd nước có màu nâu và lớp ete hay cloroform có màu nâu đen

❖Kohn Abrest đề nghị nên có giai đoạn loại mỡ khỏi dd nước acid bằng ete dầu hỏa trước khi chiết bằng DM hữu cơ

4.3 MỘT SỐ PP CHIẾT CHẤT ĐỘC BẰNG DM HỮU CƠ

❑ PP tách bằng cồn - acid của Svaicova

❖ Xử lý sơ bộ mẫu thử: Dùng cồn 95o ở pH acid ( A.oxalic hay tartric 10%) ngâm 24h Thu dịch

cồn, loại cồn thu được hỗn hợp sirô Tiếp tục tủa albumin bằng cồn 95o và loại mỡ bằng cách lắc với ete dầu hỏa

❖ Chiết lại bằng ete hay clorofrom

❖ Loại dung môi và làm các pư định tính

❑ PP tách bằng cồn - acid của Kohn Abrest

❖ Xử lý sơ bộ mẫu thử: Tương tự pp của Svaicova

❖ Chiết bằng ete ở môi trường acid

❖ Chiết bằng ete sau khi kiềm hóa bằng NaHCO3 và cuối cùng với cloroform để lấy hết alcaloid

4 MỘT SỐ PP PHÂN LẬP XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT ĐỘC HỮU CƠ

❑ PP chiết liên tục

❖ Nguyên tắc: Dùng một lượng cồn nhất định qua hệ thống hồi lưu để lấy hết các chất cần thiết

4.4 Các pp chung xác định chất độc hữu cơ:

5 PP PHÂN TÍCH CHẤT ĐỘC KHÍ

❖ Độc chất khí gồm các khí thải trong các nhà máy, xí nghiệp: Cl2 CO, CO2, SO2, H2S, NO, NO2 …

❖ Lấy mẫu không khí:

▪ Có nhiều dụng cụ lấy mẫu: Bơm tay, bình hút bằng nước, bình chân không, bơm liên tục…

▪ Phân lập chất độc từ mẫu không khí:

⮚ Nồng độ của chất độc/mẫu KK có thể được xác định trực tiếp trên dụng cụ lấy mẫu, Một số trường

hợp phải chiết từ mẫu KK bằng pp vật lý hay hóa học thích hợp

⮚ PP chiết phụ thuộc vào tính chất lý hóa của nó Các chất khí dễ tan hoặc dễ pư cho sục qua một chất

lỏng Nếu các chất khí không tan có thể cho qua chất hấp phụ như than hoạt, silicagen, bột cellulose