Классификация методов аналитических исследований

Классификация методов аналитических исследований

Рассмотрим методы, входящие в физико-химическую группу, которые основаны на физических и физико-химических свойствах компонентов пробы. В этих методах с помощью соответствующею анализатора непосредственно измеряют физические параметры вещества исследуемой пробы, связанные некоторой зависимостью со свойством биопробы или концентрацией интересующего нас компонента.

Если воспользоваться критерием классификации методов аналитических исследований по характерному физическому свойству анализируемого компонента, то основные методы физико-химической группы можно также разбить на несколько подгрупп: механические, электрохимические, миграционные и методы, в основе которых лежит взаимодействие излучения с веществом или анализ собственных излучений вещества (см. прил.). В отдельную подгруппу также следует выделить аналитические методы, основанные на сложных, в частности, двойных эффектах, в которых измерительный сигнал формируется при наличии более чем одного воздействия [I]. Однако такие методы в основном используются при научных исследованиях и редко применяются в клинических лабораториях. Дадим краткую характеристику каждой из перечисленных подгрупп.

1. Механические методы, основаны на измерении параметров  механических свойств вещества. В практике лабораторного анализа наибольшее распространение получили методы измерения:

- объемов, плотности, удельного  веса;

- вязкости, эластичности, силы поверхностного натяжения;

- массы и механических  свойств дисперсионных фаз;

- параметров движения частиц биожидкости в гравитационных и других полях;

- параметров распространения  звука и ультразвука в биосредах.

Основными методами физико-механических исследований являются:

– валюмометрия;

– объемная монометрия;

– осмометрия;

– весометрия;

– вискозиметрия;

– эластометрия;

– седиментационный анализ;

– мембранная фильтрация;

– УЗ анализ;

– поверхностного натяжения.

Валюмометрия – измерение объемных параметров биожидкости. С ее помощью изучается взаимодействие веществ в биожидкости по зависимости свойств равновесных систем от их состава. Исследуется мольный объем жидких смесей, который определяется как отношение молярной массы к плотности вещества . По полученным значениям мольного объема V строятся изотермы, по ним определяется наличие того или иного вещества.

Использование валюмометрии в клинико-лабораторных исследованиях направлено:

– на определение мольных объемов;

– построение и исследование изотерм;

– регистрация выходных химических реакций;

– для определения поверхностного натяжения жидких сред и упругих паров.

Объемная монометрия – метод численного определения осмотического давления (давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полунепроницаемой мембраной).

В основе действия всех монометрических проборов лежит уравнение состояния Менделеева–Клапейрона

, где .

Объемная монометрия используется для анализа газов, образующихся при химических превращениях биожидкости.

Монометрические газоанализаторы регистрируют химический выход реакции при постоянном давлении и температуре.

Волюмометрические газоанализаторы измеряют объем газа при постоянном давлении и температуре.

Осмометрия делится:

– на статическую мембранную – измерение равновесной среды и разности давлений в этой среде по обе стороны мембраны путем измерения высоты столба растворителя, проникающего в раствор;

– динамическую – измерение мгновенного давления, приложенного к раствору, способного препятствовать притоку растворителя в исследуемый раствор.

Весометрия – метод определения веса биожидкости как гетерогенного (находящегося в различной фазе состояния) биовещества.

Вискозиметрия – определяет вязкость жидкости на основе гидродинамической теории. Измеряет вязкость гетерогенных жидкостей путем построения изотермы вязкости, изучает слабое взаимодействие двух и трех систем жидкости.

Вязкость биожидкости определяется в основном содержанием в клеточных и в высокомолекулярных соединениях биожидкости. Для сложных биожидкостей и систем биожидкостей вязкость может быть определена соотношением Эйнштейна–Ванда , где  – скорость перемещения слоев включений; r – вязкость среды; Q – параметр взаимодействия различных включений; C – концентрация включения; A – коэффициент, определяемый формами включений.

Методы измерения вязкости:

– ротационная вискозиметрия;

– капиллярная вискозиметрия;

– вискозиметрия падающего шарика.

Если применение этих трех методов невозможно, то пользуются калибровочными жидкостями с известным значением вязкости.

Седиментационный анализ делится на седиментацию (осаждение) и флотацию (всплытие). Его разновидность – реакция оседания эритроцитов (оседание частиц под действием малой тяжести без дополнительного ускорения).

Мембранная фильтрация – метод предварительной подготовки биопробы для анализа, реже для определения дисперсного состава низкодисперсионных аэрозолей. Для фильтрации используются тканевые и бумажные фильтры с известным размером фильтрующей ячейки. Набор фильтрующих элементов позволяет производить порционный анализ биожидкости (разделение по фракциям белка). Может осуществляться в простом гидростатическом поле и с повышенным градиентом.

Акустические методы исследования биожидкости основаны на особенностях распространения ультразвуковых волн в биожидкости, которые могут быть использованы для определения состава биожидкости и молекулярных процессов в жидких средах. Параметры поглощения и дисперсии ультразвука могут быть использованы для оценки молекулярно-кинетических свойств жидкости и ее структуры. Методы ультразвукового анализа построены на разделении жидких и твердых дисперсных фаз в стоячих волнах. Ультразвуковая коагуляция – образование из одиночных частиц агрегатов (обратный процесс – диспергирование). Ультразвуковая фильтрация основана на совмещении мембранной фильтрации с ускоряющим воздействием колебаний на процесс.

Методы поверхностного натяжения используют в качестве диагностической величины поверхностное натяжение различных биологических сред, которое может являться чувствительной мерой поверхностно-активных веществ. Поверхностное натяжение определяется работой, затраченной на процесс образования поверхности раздела двух равновесных фаз.