СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПАТОЛОГИИ ОРГАНИЗМА Российский патент 1999 года по МПК G01N33/48 A61B5/00 

Изобретение относится к биологии и медицине и может быть использовано как для диагностики патологии, так и для исследования процессов жизнедеятельности организма.

Известно, что супероксидный анион-радикал (O₂ ^-)(COAP) принимает активное участие в нормальных и патологических процессах жизнедеятельности организма. С его участием связывают ферментативные реакции, катализируемые оксиредуктазами, взаимодействие гемов с кислородом, проблемы фагоцитоза [1].

Однако в указанной выше работе не исследовались реакции COAP с биологическими жидкостями, полученными непосредственно из организма, и не выявлялась специфика реакций COAP с компонентами биологических жидкостей здорового и больного организма. Такие исследования не проводились из-за сложности определения концентрации COAP и продуктов реакции.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является работы [2], где показано, что антиоксидантные потенциалы, определяемые как скорость реакции эритроцитов крови здоровых мышей и онкобольных с органической гидроперекисью, различаются. Однако в [2] антиоксидантный потенциал вводится искусственно по реакции эритроцитов с окислителем, не участвующим в жизнедеятельности организма. Такой способ был использован из-за невозможности физическими методами различать окисленные эритроциты от неокисленных, а также отсутствия экспрессных методов контроля свободнорадикальных продуктов в жидкой фазе.

Технической задачей данного изобретения является экспрессное определение непосредственного значения антиоксидантного потенциала биологических жидкостей и их компонентов.

Это достигается тем, что для экспрессного определения непосредственного значения антиоксидантного потенциала биологических жидкостей и их компонентов производится измерение прямым методом относительной скорости реакции указанных веществ с COAP, т.е. окислителем, непосредственно участвующим в жизнедеятельности организма. Для экспрессного определения скорости окисления используется полупроводниковый химический сенсор, стационарная электропроводность которого пропорциональная концентрации COAP в жидкой среде. Стационарная концентрация COAP в биологических жидкостях поддерживается соответствующими ферментами, ответственными за образование и гибель O₂ ^-[1]. Следовательно, скорость взаимодействия COAP с биологическими жидкостями может характеризовать как жизнестойкость, так и указывать на патологические изменения в нем.

Новизной предлагаемого изобретения в отличие от прототипа (антиоксидантный потенциал вводится искусственно по реакции эритроцитов с окислителем, не участвующим в жизнедеятельности организма) является экспрессное определение непосредственного значения антиоксидантного потенциала биологических жидкостей и их компонентов путем измерения прямым методом относительной скорости реакции указанных веществ COAP.

Известно много работ, в которых говорится о важной роли O₂ ^-, принимающих активное участие в нормальных и патологических процессах жизнедеятельности организма, однако ни в одной из них не исследовались реакции COAP с биологическими жидкостями, полученными непосредственно из животного организма. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

В качестве датчика COAP использовался полупроводниковый химический сенсор - тонкая поликристаллическая пленка оксида цинка, хорошо зарекомендовавшая себя в физико-химических исследованиях [3]. Оказалось, что в данном случае, как и для других активных частиц, выполняется соотношение, связывающее концентрацию COAP в растворе с электропроводностью сенсора
Δσ/σ₀ = K[O-2

]^α,
где Δσ = |σ-σ₀|, σ₀ - начальное значение электропроводности сенсора при нулевой концентрации COAP σ - стационарное значение электропроводности сенсора при определенной концентрации COAP. K-константа, определяется для каждого сенсора экспериментально, α меняется в пределах 0 < α < 1 и зависит от конкретной пары адсорбент-абсорбат.

Установка для генерации COAP представляет собой электролизер с ртутным катодом и платиновым анодом, через катодную область барботируется кислород. В качестве электролита использовался раствор перхлората тетрабутил аммония (ПХТБА) в диметилформамиде (ДМФА). В такой системе (ПХТБА/ДМФА) известно [4] , что в катодной области образуется только COAP, причем количество его связано с величиной и длительностью электролиза законом Фарадея. Обогащение катодной области COAP производилось в течение 2 - 6 часов при силе тока 0,5 мА. При этом концентрация COAP составляла ≈ 10¹⁹-5•10¹⁹ см^-3.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

1. После проведения электролиза отбиралась проба 1-8 мл раствора, обогащенного COAP, и переносилась в пробирку, где определялся отклик электропроводности сенсора.

На фиг. 1 показана зависимость относительной электропроводности сенсора от концентрации COAP в растворе ПХТБА/ДМФА. Из калибровочной кривой (фиг. 1) видно, что сенсор является линейным датчиком концентрации COAP в растворе ПХТБА/ДМФА в указанных пределах концентраций COAP.

На фиг. 2 показано время установления стационарной электропроводности сенсора при ступенчатом изменении концентрации COAP в растворе ПХТБА/ДМФА, составляющее 90 сек, что удобно для измерения скорости реакции COAP с различными веществами.

Время жизни (τ) COAP в таком растворе при температуре 20^oC составляет ≈ 6,3 часа, что согласуется с [1].

2. То же, что в п. 1, но к отобранной пробе, обогащенной COAP, добавляют биологические жидкости в количестве (подобранном опытным путем для удобства работы) 0,4 об.% и измеряют относительную скорость реакции COAP с кровью, ее компонентами, мочой или другими словами определяют антиоксидантный потенциал (АОП) крови, ее компонентов, мочи.

В таблице 1 представлены АОП биологических жидкостей. Значения АОП нормировались по АОП крови практически здорового человека (см. в конце описания).

Из таблицы 1 видно, что исследуемые нами биологические жидкости имеют разные значения АОП. Однако эксперимент показал, что АОП крови двух практически здоровых людей имеют близкие значения, но у онкобольного АОП крови на 30% выше, чем у здорового, что отражено в таблице 1.

В таблице 2 представлены АОП мочи здоровых и больных людей. Нормирование АОП производилось по АОП практически здорового человека (см. в конце описания).

Как и в исследованиях с кровью, АОП мочи двух практически здоровых имеют близкие значения.

Из приведенных выше данных следует, что АОП может характеризовать как состояние здорового организма, так и указывать на патологию в нем.

Способ может быть использован в биологии, а именно в медицине. Определяют относительную скорость реакции супероксидного анион-радикала с различными биологическими жидкостями с помощью полупроводникового химического сенсора п-типа (оксид цинка). Способ сокращает время исследования. 2 ил., 2 табл.

Способ диагностики патологии организма путем измерения антиоксидантного потенциала биологической жидкости по увеличению скорости ее реакции с химически активным веществом, отличающийся тем, что для экспрессорного определения непосредственного значения антиоксидантного потенциала измеряют относительную скорость реакции супероксидного анион-радикала с биологическими жидкостями с помощью полупроводникового химического сенсора п-типа (оксид цинка).