1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал аналитической химии
  4. T. 78, № 8, 2023

Журнал аналитической химии, 2023, T. 78, № 8, стр. 736-744

Биогибридная технология обнаружения сверхнизких концентраций тринитротолуола в воздухе

В. Н. Кирой a, П. О. Косенко a, И. Е. Шепелев a, И. В. Щербань a, А. Б. Смоликов a, Ф. В. Арсеньев b, А. В. Заборовский c, В. А. Аксёнов d, М. И. Тивилёва d, В. М. Грузнов e, f, *, И. И. Засыпкина e

a Южный федеральный университет
344006 Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105/42, Россия

b Фонд перспективных исследований
121059 Москва, Бережковская наб., 22, стр. 3, Россия

c Научно-производственное объединение “Специальная техника и связь” Министерства внутренних дел Российской Федерации
111024 Москва, ул. Пруд Ключики, 2, Россия

d Сибирский филиал Научно-производственного объединения “Специальная техника и связь” Министерства внутренних дел Российской Федерации
630055 Новосибирск, ул. Кутателадзе, 3, Россия

e Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук
630090 Новосибирск, просп. Академика Коптюга, 3, Россия

f Новосибирский государственный технический университет
630073 Новосибирск, просп. Карла Маркса, 20, Россия

* E-mail: GruznovVM@ipgg.sbras.ru

Поступила в редакцию 21.02.2023
После доработки 29.03.2023
Принята к публикации 03.04.2023

Аннотация

Технология основана на регистрации фокальной активности (ФА) обонятельной луковицы (ОЛ) крыс при предъявлении крысам паров тринитротолуола (ТНТ) с концентрацией 4.7 × 10–15 г/см3 отдельно и в смеси с насыщенными парами комплексной помехи из специй. Регистрация ФА ОЛ крыс осуществлялась с помощью матрицы из 16 специальных электродов, имплантированных в дорсальную часть ОЛ крысы. Установка для регистрации ФА ОЛ крыс содержала бокс с крысой, источники паров (одорантов), многоканальную цифровую систему цифровой регистрации электрических сигналов с матрицы электродов, программное обеспечение, содержащее алгоритмы распознавания и классификации предъявляемых крысе одорантов. Источники паров ТНТ: статического объемного приготовления с концентрацией порядка 10–15 г/см3 и источник с концентрацией 4.7 × 10–15 г/см3 в потоке воздуха, предъявляемом крысам. Данные 25 испытаний показали 100%-ную вероятность обнаружения паров ТНТ указанных концентраций в чистом воздухе и также в присутствии сложной запаховой помехи в виде паров от смеси красного перца, кориандра, табака и др., которые, как правило, маскируют для животных запах ТНТ.

Ключевые слова: обонятельная луковица, фокальная активность, взрывчатые вещества, биосенсорная тест-система.

Список литературы

  1. Saravanan N.P., Venugopalan S., Senthilkumar N., Santhosh P., Kavita B., Gurumallesh Prabu H. Voltammetric determination of nitroaromatic and nitramine explosives contamination in soil // Talanta. 2006. V. 69. № 3. P. 656.

  2. Salinas Y., Martínez-Máñez R., D Marcos M., Sancenón F., M Costero A., Parra M., Gil S. Optical chemosensors and reagents to detect explosives // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. № 3. P. 1261.

  3. Детектор паров взрывчатых веществ “Шельф-ПКЛ” [Электронный ресурс]. http://www.bnti.ru/des.asp?itm=5591&tbl=04.01.01 (дата обращения: сентябрь 2022 г.).

  4. Грузнов В.М., Балдин М.Н., Аксёнов В.А. Роль высокой чувствительности газоаналитических обнаружителей и их современные характеристики // Научно-технический портал МВД России. 2019. № 4. С. 61.

  5. Грузнов В.М., Балдин М.Н., Прямов М.В., Максимов Е.М. Определение концентрации паров взрывчатых веществ с дистанционным автоматизированным отбором проб при контроле объектов // Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 11. С. 1000.

  6. Homma R., Nagayama S. A prism method for optical glomerular mapping of the medial olfactory bulb in mice // Front Neural Circuits. 2019. V. 13. P. 79.

  7. Olofsson J.K., Freiherr J. Neuroimaging of smell and taste // Handb Clin. Neurol. 2019. V. 164. P. 263.

  8. Murthy V.N. Olfactory maps in the brain // Annu. Rev. Neurosci. 2011. V. 34. P. 233.

  9. Baker K.L., Vasan G., Gumaste A., Pieribone V.A., Verhagen J.V. Spatiotemporal dynamics of odor responses in the lateral and dorsal olfactory bulb // PLoS Biology. 2019. V. 17. № 9. Article e3000409.

  10. Vizcay M.A., Duarte-Mermoud M.A., de la Luz Aylwin M. Odorant recognition using biological responses recorded in olfactory bulb of rats // Comput. Biol. Med. 2015. V. 56. P. 192.

  11. Shepelev I.E., Kiroy V.N., Scherban I.V., Kosenko P.O., Smolikov A.B., Saevskiy A.L. Tracking of informative gamma frequency range in local field potentials of anesthetized rat olfactory bulb for odor discrimination // Biomed. Signal Process. Control. 2022. V. 71. Article 103139.

  12. Kosenko P.O., Smolikov A.B., Voynov V.B., Shaposhnikov P.D., Saevskiy A.I., Kiroy V.N. Effect of xylazine-tiletamine-zolazepam on the local field potential of the rat olfactory bulb // Comp. Med. 2020. V. 70. № 6. P. 492.

  13. ГОСТ Р ИСО 6144-2008. Анализ газов. Приготовление градуировочных газовых смесей. Статический объемный метод. Москва: Стандартинформ, 2009. 24 с.

  14. Надолинный В.А., Коломиец Ю.Н., Мардежова Г.А., Даниленко А.М., Пронин В.Г. Способ приготовления стандартных газовых смесей и устройство для его осуществления. Патент № 2410678 РФ. Заявка 2009137173/28 от 07.10.2009, опубл. 27.01.2011.

  15. Грузнов В.М., Филоненко В.Г., Балдин М.Н., Шишмарёв А.Т. Портативные экспрессные газоаналитические приборы для определения следовых количеств веществ // Рос. хим. журн. 2002. Т. 46. № 4. С. 100.

  16. Koles J.Z., Lazar M.S., Zhou Z. Spatial patterns underlying population differences in the background EEG // Brain Topography. 1990. V. 2. № 4. P. 275.

  17. Hastie T., Tibshirani R., Friedman J.H. The Elements of Statistical Learning: Data Mining, Inference, and Prediction. New York: Springer, 2009. P. 745.

  18. Gao K., Zhuang L., Qin Z., Zhang B., Huang L., Wang P. In vivo bioelectronic nose using transgenic mice for specific odor detection // Biosens. Bioelectron. 2018. V. 102. P. 150.

  19. You K.J., Ham H.G., Lee H.J., Lang Y., Im Ch., Koh Ch. S., Kim M.-Y., Shin Hung-Cheul, Shin Hyun-Chool Odor discrimination using neural decoding of the main olfactory bulb in rats // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2010. V. 58. № 5. P. 1208.

  20. Zhuang L., Guo T., Zhang B. In Vivo Bioelectronic Nose. Bioinspired Smell and Taste Sensors. Dordrecht: Springer, 2015. P. 167.

  21. Walker D.B., Walker J.C., Cavnar P.J., Taylor J.L., Pickel D., Hall S., Suarez J. Naturalistic quantification of canine olfactory sensitivity // Appl. Anim. Behav. Sci. 2006. V. 97. № 2–4. P. 241.

  22. Patterson M.A., Lagier S., Carleton A. Odor representations in the olfactory bulb evolve after the first breath and persist as an odor afterimage // Proc. Natl. Acad. Sci. 2013. V. 110. № 35. P. E3340.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал аналитической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал