试剂及分析测试技术在军用战剂失能剂中的应用进展
 

                试剂及分析测试技术在军用战剂
                     失能剂中的应用进展

                                    王绪明

                   (总后卫生部药品仪器检验所,北京100071)

    试剂(Reagent)是分析测试中不可缺少的组成部分,通常分为通用试剂、标准试剂、特殊试剂、生化试剂、指示剂。仪器分析用试剂如NMR分析用重氢试剂。色谱分析用硅烷化试剂等。其它尚有临床诊断用试剂等,2006-2007年国药集团化学试剂公司新上市各种试剂14000多种[1] 。近年来北京、天津、上海、广州、厦门等试剂公司生产的试剂已达到了国际水平,为我国的分析试剂事业做出了重要的贡献。基本上摆脱了国外公司的垄断和控制,厦门大学与养生堂集团研制的HIV试剂,诊断艾滋病只要用一滴血,3分钟就可知道是否感染了艾滋病,灵敏度99.4%, 特异度100%, 总符合率99.7%,达到了国际先进水平[2]。上海领检科技公司研制的心肌梗塞三连金标快速诊断试剂,可同时检测磷酸肌同功酶、肌红蛋白、肌钙蛋白的三项指标,特异性检测早期心肌梗塞,敏感性、特异性高达99%以上。标本可用全血、血浆或血清,操作简便,15分钟即可出结果[3]。台湾金东公司研发的HPV 基因型检验晶片,可用于诊断子宫癌,准确度在91.0%以上,目前子宫癌的筛检主要靠抹片检查,准确度在60%左右,有3%已发生细胞病变的患者无法被检出,如果辅以HPV 晶片检测,不但准确度高而且患者细胞病变前可被发现[4]。
    通用试剂最常用的试剂级别有光谱纯、色谱纯、GR(保证试剂)、AR(分析试剂)、CP(化学试剂)、LR(实验室试剂)等,由于其纯度不同,价格也差别较大,需根据分析测试的要求而定,指示剂如甲基红、酚酞、孔雀绿等更为普遍使用。特殊试剂需要实验室合成、分析结构和测定纯度或委托研究所等有关单位协助或向国外定购。现将各种试剂及其分析测试技术在军用毒剂失能剂的应用进展报告如下:
    失能剂是继皮肤糜烂性毒剂芥子气和神经性毒剂之后,美国研制的非致死性毒剂,中毒后的动物如猫怕老鼠,人中毒后的症状主要表现为口干、静止时心动过速、体温升高、瞳孔放大、视觉模糊、言语不清或胡言乱语、幻觉行为、喃喃自语和辱骂行为、精神病样、木僵、昏迷,完全失去战斗力,几小时后症状又恢复,因此,敌方往往用于攻击指挥机关以获战俘。
    1962年美国正式装备部队代号为BZ ,由于极为保密,各国都在追踪,更无检测方法,70年代美国陆军埃奇伍德兵工厂生物医学研究所明确指出,BZ 即二苯羟乙酸-3-喹咛环酯的军事代号。同时瑞典斯特哥尔摩国际和平研究所也相继对BZ 的化学结构予以肯定。美国参议院国会记录对失能剂BZ 的检测方法逐渐有所透露,虽然有关资料有所报道但不够具体,为此各国从70年代至今对于各种检测方法(平战结合)仍在不断的探索和完善。
    美国装备失能剂BZ 后曾于1996年3月在越南蓬山使用过BZ[5] ;前苏联在阿富汗广大农村也曾使用过失能剂,近来俄罗斯在莫斯科人质事件中也使用了一种和BZ 中毒症状类似的毒气[6]。俄医生更是守口如瓶,说明美、俄有可能仍在研制失能剂。鉴于美国装备的失能剂BZ 的毒性较大,人每公斤体重吸入0.03mg即丧失战斗力,美军推荐的七天饮用水中最大允许浓度为0.01mg/L 。为了反恐战争,防止突发事件,针对美军装备的失能剂BZ ,建立灵敏的侦探方法仍是分析测试工作的重要课题和任务,根据多年来收集的文献资料和实践体会综合归纳以供参考。
    1.可见光谱法(比色测定法)
    1.1芴蓝法,美国埃奇伍德兵工厂S.sass等人曾发表了快速侦探二苯羟乙酸酯失能剂的微量方法,可用于侦检各种污染表面上的二苯羟乙酸酯失能剂[7]。该方法的反应机理是二苯羟乙酸酯与醋酐,三氯化铁、硫酸等反应,很快生成深蓝色,含有杂质时则是蓝绿色,Sass 未能分离和确证各个反应产物,仅提到生成芴的蓝色化合物,其反应机理如下:
二苯羟乙酸酯 醋酐 乙酰二苯羟乙酸酯 三氯化铁 替代芴 浓硫酸 芴的蓝色产物。
    试剂:醋酐1%、三氯化铁、浓硫酸、乙二醇、甲醇、二氯乙烷、氯仿
    操作方法:(1)定性检定:用玻璃纤维小刷蘸以乙二醇,拭擦染毒物体表面,然后依次用滴管滴加醋酐,用另一滴管滴加1%三氯化铁溶液并在同一点加浓硫酸,如有失能剂BZ 存在时,则迅速呈现深蓝色。(2)含量测定:取10-50mg/ml 的BZ 甲醇溶液或氯仿溶液,置于刻度试管中,仔细地蒸发溶液(100℃水浴,15min)沿管壁加醋酐0.5 ml,1%三氯化铁溶液1 ml,小心的加浓硫酸至10 ml,约5 min后置分光光度计,于波长600mm处测其吸光度,以吸收度对浓度作图得标准曲线,以此求回归方程,即可计算其含量,方法的检出灵敏度为2-3mg。
    1.2 ɑ—萘酚法,美国埃奇伍德兵工厂D、N、Kramer等人报道了用ɑ—萘酚法测定二苯羟乙酸酯的专一而灵敏的方法[8]。德国《军事化学手册》中则明确将该法作定性侦检和定量测定失能剂BZ的方法[9]。本法的原理是失能剂BZ 水解生成二苯羟乙酸,在浓硫酸中二苯羟乙酸与ɑ—萘酚缩合生成ɑ—萘酚品红酮中间体(a-naphofuchsone formation),最后生成紫色的羟乙酸三芳基甲基阳离子,属三芳甲烷颜料类。因此,可在558nm处进行定量测定,本法检出灵敏度为5mg/ml。
    试剂:乙醇、氢氧化钠溶液、ɑ—萘酚、冰醋酸、浓硫酸
    操作方法:取失能剂BZ 样品乙醇溶液5ml,加0.05mol/L 氢氧化钠溶液0.5 ml,蒸发至于,加ɑ—萘酚冰醋酸溶液0.5 ml,浓硫酸1 ml,轻轻振摇至匀,5min 后加冰醋酸至体积3.5ml,室温下以空白为对照,在波长为558nm处测其吸收度,制作标准曲线,由回归方程求失能剂BZ 的含量。
    1.3 金莲橙00法:美国埃奇伍德兵工厂化学研究室曾在《BZ的化学研究》报告中提到:用金莲橙00(Tropaslin00)法可以测定失能剂BZ[10]。其反应机理是金莲橙00在水溶液中游离为磺酸基,在酸性条件下与BZ 生成溶于氯仿的黄色复合物。本法的检出灵敏度为0.01mg/L。
    试剂:氯仿、金莲橙00(橘黄1V)酒石酸
    操作方法:取水样10ml,加0.4%金莲橙酒石酸试剂,加热至溶,加氯仿2ml,充分振摇,静置,下层氯仿呈现明显黄色。
    1.4 紫外光谱法
鉴于替代羟乙酸类失能剂皆含苯环,具有很强的共轨体系,因此皆在紫外光谱区有强吸收,F. R. Sidell[11]指出二苯羟乙酸-3-喹咛环醋即失能剂BZ 紫外吸收光谱的最大吸收峰在258nm,根据其紫外光谱可对其进行鉴定,同时配置一系列浓度的标准溶液,在258nm处测其吸收度,并以吸收度对浓度绘图制作标准曲线,可定量测定BZ 含量。
    为了提高灵敏度可将BZ 在碱性条件下水解成二苯羟乙酸,再在酸性介质中将二苯羟乙酸氧化成二苯酮。然后进行紫外分光光度法测定,可提高2-3个数量级。此因二苯酮的紫外光谱的克分子消光系数较BZ 高数十倍,通过BZ的氧化产物间接测定BZ 含量。
    试剂:氢氧化钠、硫酸、高银酸钾、盐酸羟胺
    操作方法:取水溶液样品4ml,加10ml/L 氢氧化钠溶液0.5ml。室温放置7min,加6mol/L 硫酸溶液1.5ml,加0.5%高银酸钾溶液0.5 ml, 静置2 min,加15%盐酸溶液0.2ml。(每加一次试液都要摇匀),在254nm处测其吸收度,并以此制作标准曲线,用回归方程求取BZ 含量。
    1.5 红外光谱法
    红外光谱是研究化学结构的重要技术之一,也是鉴定失能剂BZ的有力工具之一。因为除旋光异物体及特别复杂的大分子,例如分子量在100000-15000的高分子聚合物以及22-25个碳链的烃类的化合物。由于结构差别较小而难以区别外目前尚未发现两种不同的有机化合物具有相同的红外光谱。因此,红外光谱有化合物“指纹”之称,只要将未知化合物的红外光谱与已知红外光谱比较,如果光谱完全一致即可认为是同以化合物。我们工作中多次解决此类未知化合物的问题,沈克温等[12]曾报道了二苯羟乙酸-3-喹咛环酯失能剂BZ的红外光谱并分析了各基集团的吸收峰的归属,为鉴定BZ 提供了参考。
    试剂:溴化钾
    2.色谱法
    2.1 薄层色谱法 薄层色谱法是实验室常用的分析方法之一,主要通过在薄层板(自制或制式即厂家生产的产品)上点样、展开剂展开、显色而进行鉴定,方法简便快速。如果用TLCS 更加理想,荷兰的国防应用科学研究协会所属化学所Z. H. Rijswijk等[13]用薄层色谱法定性和半定量分析了失能剂BZ 及其分解产物等27种化合物。其方法如下:
    取硅胶25g,加水50ml(或用氧化铝35g,加水40ml)加1%ZS 荧光指示剂调成糊浆,在玻璃板上涂以0.25mm厚的薄层,120℃活化1小时,在空气中干燥,样品配成氯仿溶液在距板下端2cm处点样,溶剂展开10cm,然后显色观察,实验所用展开剂为7种展开系统即:
    A、氯仿
    B、氯仿-甲醇(9:1)
    C、氯仿-二乙胺(9:1)
    D、异丁醇-异丙醇-甲醇-水(15:15:4:10)
    E、苯-己烷-醋酸(2:2:1)
    F、环己烷-氯仿-二乙烷(5:4:1)
    G、甲醇-浓氨水(99:1)
其中用氧化铝板时采用A-C三种展开系统;用硅胶板时采用D-G四种展开系特别,由于二苯羟乙酸类失能剂都含有苯环,因此首先在紫外光254nm照射下检定原形或其分解产物二苯羟乙酸或二苯酮,然后再采用显色剂碘蒸汽显色,喷碘铂酸钾试剂或硫酸铈-亚硫酸铈试剂。结果采用氧化铝板,A、B、C 三种展开系统、失能剂BZ 的Rf×100值分别为22、74和60;如用硅胶板,展开系统D、E、F、G 四种展开系统,则失能剂BZ 的Rf×100值分别为55、5、34和43。而二苯酮相应的Rf×100值分别为64、87、85和87、64、59、72。
    2.2气相色谱法
    气相色谱法是现代分离鉴定药物和毒物的重要手段。A.Sperling[14]用气相色谱法研究了二苯羟乙酸、二乙胺基乙酯、甲基吡啶酯和乙基吡啶酯三个化合物的性质,实验采用固定相为1%SE30的色谱柱,柱温为170℃,其保留时间分别为4.92、5.93和7.57,J.Vessman[15] 采用氧化铬为氧化剂,用二氯甲烷抽取,然后用气相色谱法测定失能剂BZ的氧化产物二苯酮,此法可间接测定失能剂BZ 。同样用氮气作载气,氢火焰离子检测器,气化室和检测器温度250℃,在二根色谱柱(3%SE30和3%QF-1)上测得的BZ 和它的硅醚衍生物的保留时间(tr)分别为6分51秒(BZ)、6分37秒(BZ 硅烷化)和5分6秒(BZ)、6分37秒(BZ 硅烷化)。这些色谱性质和特点为鉴定BZ提供了可行的方法。
    2007年岳丽君等[16]发表了二苯羟乙酸-3-喹咛环酯的气相色谱行为的研究;2000年娄艳红等[17]用气相色谱法与原子吸收发射光谱联用检测了VX、BZ及其降解产物。结果BZ 的灵敏度为16.79mg/L,BZ 的分解产物-3-羟基喹咛的灵敏度为28.40 mg/L。聂静等[18]用色谱专用C18MT 样品净化富集柱,富集水中微量的BZ ,吸附率达89.99% 同时用C18MT 柱富集,溶剂洗脱,氮气吹干,使分析灵敏度达到0.005mg/L,适于BZ 的痕量分析。
    2.3 液相色谱法
    通常易挥发的毒剂用气相色谱法检测较为合适,液相色谱对于分离检测不易挥发的毒剂更为简便快速,张洪兰等[19]应用高效液相色谱二极管阵列检测器检测了血浆中BZ 类的失能剂。目的是为失能剂患者的临床诊断提供可靠的检测方法,实验采用Sep-Pak C18柱固相提取,用乙酸乙酯洗脱,ResolveC18反相柱分离,0.12%三氟醋酸的50%甲醇溶液梯度洗脱,以波长220±4nm、254±4nm和300±4nm检测了四种失能剂,结果满意。
    此外北京大禹创业科技有限公司开发的水质应急毒检箱,可检测军用毒剂,其中有失能剂[20]。
    综上所述,试剂在分析测试技术中占有重要地位,是分析测试不可分开的组成部分,我国试剂研制、生产、销售公司的工作者对发展我国分析测试工作同样做出了重要贡献。据此,本文对于试剂及其分析测试技术在军用毒剂失能剂BZ 检测应用进展进行了综述;介绍了检测失能剂BZ 的各种方法供军民在反恐战争和防化战争中的应用参考。

    参考文献:
[1].www.reagent.com.cn 2007-6-11
[2].HIV试剂的研制。Www.xinhua.com 2003
[3].心肌梗塞试剂。www.xinhua.com 2003
[4].台湾生物晶片研究所。HPV 基因型检验晶片的研发。中国医药报2003-03-13
[5].Steven Rose.London Conference on CBW. G.G Hanap & CO.Ltd.1968.P91
[6].参考消息。2002-10-30.(二}
[7].USP. 907501
[8].Chemical Abstract 70(2):53774g
[9].Lehrbuch der Milifarchime Band 2, 367,1976
[10].AD 426077
[11].F.R .Sidell. Proc. Soc. Exp. Biol.Med., 144(2):725,1973
[12]。沈克温、王绪明、韩永平主编。实用药物分离鉴定手册。北京:人民军医出版社。362,1986
[13].Z.H.Rijswijk. J.Chcromatgr, 69:407 1972
[14].AD 750341
[15].J,Vessman. Acta Pharm.Suecica. 8:251,1971
[16]岳丽君,曲刚莲,闵延琴等。分析试验室。3:77, 2007
[17]。娄艳红,靳志云,李前远等。分析测试报。3:2000
[18]。聂静,张玉兰。防化研究;4:19,2000
[19]。张洪兰,周永新。军事医学科学院院刊,239(3):218,1999
[20]。北京大禹创业科技有限公司。www.hoodong.com.2006-4-156




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