Разработка стандартных образцов изотопного состава диоксида углерода для ¹³С-уреазного дыхательного теста

В настоящий момент в РФ существует более 30 стандартов и аттестованных методик измерений по определению отношений изотопов углерода, кислорода, водорода. Реализованные в данных документах методики основаны на применении стандартных образцов зарубежного производства. Аналогичные стандартные образцы отечественного производства не выпускаются, в связи с чем широкое применение данного метода в ближайшее время будет существенно ограничено.

Цель исследования состояла в разработке стандартных образцов изотопного состава диоксида углерода для ¹³С-уреазного дыхательного теста. Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи: разработать методику изготовления стандартного образца, изготовить опытную партию стандартного образца, провести испытания с целью утверждения типа стандартного образца.

Стандартный образец изготавливался посредством гравиметрического смешивания двух диоксидов углерода разного изотопного состава из разных источников с синтетическим воздухом. Расчет пропорции смешивания двух газовых источников диоксида углерода осуществлялся при помощи специально разработанного метода. Исследования стабильности стандартного образца выполнены методом ускоренного старения. Проведены испытания с целью утверждения типа стандартного образца: регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений ГСО 11999–2022.

Достигнутые результаты обладают практической значимостью, потому что разработанные стандартные образцы могут улучшить точностные характеристики и достоверность ¹³С-уреазного дыхательного теста. В сравнении с разработанными ранее стандартными образцами разработанные нами стандартные образцы имеют более высокую химическую чистоту. Разработанная методика приготовления позволяет получить газовую смесь с заданным отношением изотопов кислорода, соответствующим изотопному составу кислорода в выдыхаемом воздухе, алкогольной и пищевой продукции, парниковых газах. Себестоимость разработанных нами стандартных образцов существенно ниже, чем стандартных образцов, изготовленных из изотопически чистых веществ. Дальнейшие исследования будут направлены на разработку СО отношений изотопов углерода, кислорода, водорода в жидких, твердых и газообразных средах, в том числе – с целью импортозамещения СО зарубежного производства. При этом будет использована разработанная методика гравиметрического приготовления СО из чистых веществ разного изотопного состава для получения материалов, имеющих широкий диапазон аттестованных значений изотопного состава.

1. Assessment of international reference materials for isotope-ratio analysis (IUPAC Technical Report) / W. Brand [et al.] // Pure and Applied Chemistry. 2014. Vol. 86, № 3. P. 425–467. https://doi.org/10.1515/pac-2013–1023

2. Chubchenko Ya. K., Konopel`ko L. A. Development of a new type of reference standard for carbon isotopic composition // Measurement Techniques. 2018. Vol. 60. P. 1228–1232. https://doi.org/10.1007/s11018-018-1344-2

3. Verkouteren M. R. Preparation, characterization, and value assignment of carbon dioxide isotopic reference materials: RMs 8562, 8563 and 8564 // Analytical Chemistry. 1999. Vol. 71. P. 4740–4746.

4. Preparation and characterisation of IAEA-603, a new primary reference material aimed at the VPDB scale realisation for δ13C and δ18O determination / S. Assonov [et al.] // Rapid Commun Mass Spectrom. 2020. Vol. 34, № 20. P. e8867. https://doi.org/10.1002/rcm.8867

5. Плавник Р. Г. 13С-уреазный дыхательный тест на Helicobacter pylori (клинические и организационные аспекты). М.: ИД МЕДПРАКТИКА-М, 2017. 36 с.

6. An optimized sampling system for highly reproducible isotope ratio measurements (δ13C and δ18O) of pure CO2 gas by infrared spectroscopy / J. Viallon [et al.] // Metrologia. 2020. Vol. 57, № 5. P. 055004. https://doi.org/10.1088/1681–7575/ab948c

7. SRS-sensor 13C/12C isotops measurements for detecting Helicobacter Pylori / A. Grishkanich [et al.] // Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications. 2018. Vol. XVIII, 10488. P. 198–209. https://doi.org/10.1117/12.2295927

8. Raman gas analyzer for detecting carbon isotopologues / V. V. Vitkin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing. 2019. Vol. 1399. P. 022033. https://doi.org/10.1088/1742–6596/1399/2/022033

9. (2005) Calcite-CO2 mixed into CO2-free air: a new CO2-in-air stable isotope reference material for the VPDB scale / P. Ghosh [et al.] // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2005. № 19. P. 1097–1119. https://doi.org/10.1002/rcm.1886

10. Preparation and characterisation of IAEA-603, a new primary reference material aimed at the VPDB scale realisation for δ13C and δ18O determination / S. Assonov [et al.] // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2020. № 34. P. e8867. https://doi.org/10.1002/rcm.8867

11. Helicobacter pylori breath test by the Raman spectroscopy gas analyzer / E. E. Popov [et al.] // 20th International Conference Laser Optics, 20–24 June 2022, St. Petersburg, Russia. 2022.

12. Raman and CRDS isotopic resolution spectroscopy for biomedicine applications / A. Grishkanich [et al.] // Journal of Physics: Conference Series – IOP Publishing. 2019. Vol. 1379. P. 012050. https://doi.org/10.1088/1742–6596/1379/1/012050