Загрязнение окружающей среды стало глобальной проблемой в связи с активной антропогенной деятельностью. С одной стороны, индустриализация является ключевым фактором экономического роста, с другой остро стал стоять вопрос здоровья человека и сохранения благоприятной окружающей среды, поскольку побочным процессом развития промышленности является попадание токсичных отходов и загрязнений в экосистему. Для того, чтобы иметь возможность предпринять быстрые меры по ликвидации токсического воздействия на окружающую среду, необходим постоянный мониторинг концентрации этих загрязнений, а также разработка передовых систем, позволяющих проводить очистку, от простых методов разделения до передовых технологий восстановления. В частности, в Санкт-Петербурге периодически наблюдаются превышения ПДК различных летучих органических соединений (ЛОС) в воздухе в различных районах. Данные государственной статистики показывают, что с начала 2009 г. техногенная сфера характеризуется ростом общего объема выбросов более чем в 2 раза, вызванного значительным увеличением роли автотранспорта как загрязнителя атмосферного воздуха, что привело к росту заболеваемости населения [1]. Следует отметить, что приказом главного санитарного врача об утверждении гигиенических нормативов ГН 2.2.5.3532-18 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны" и ГН 2.1.6.3492-17 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений" установлены нормы ПДК для вредных веществ на уровне ppb. Отдельно остро стоит вопрос с пробоотбором, поскольку воздух представляет собой неустойчивую систему с постоянно изменяющимся составом. Помимо этого, на точность определения в значительной степени влияют влажность и температура. Соответственно, аналитические методы для контроля загрязнений в идеальной ситуации должны обладать низкими пределами обнаружения, быть точными и мало время/трудозатратными. Это является для существующих методов непростой задачей. Следовательно, требуется разработка комплексных методов, позволяющих быстро и точно определять широкий круг ЛОС наряду с неорганическими соединениями.
Ранняя диагностика заболеваний по маркерам также сейчас является приоритетным направлением отечественного здравоохранения и зачастую требует развития современных аналитических технологий для определения ЛОС на уровне ppb. В частности, за последний год выявлено 19,3 млн новых случае рака при смертности 10 млн [2]. Рак легких по количеству новых случаев составляет 11,4% и является ведущим по смертности -1,8 млн случаев. В Российской Федерации число новых случаев заболевания раком свыше полумиллиона человек, при этом смертность от злокачественных новообразований в 2020 году составила более 300 тыс. Один из наиболее опасных видов рака - рак легкого - является наиболее распространенным и опасным для мужчин (18% от общего числа новообразований), со смертностью в РФ свыше 80%, причем более 50% пострадавших пациентов умирают в течение первого года после постановки диагноза. Хотя диагностические и терапевтические технологии значительно продвинулись вперед, выживаемость больных раком легкого в последние десятилетия не сильно улучшилась, оставаясь примерно на уровне 15-20%. Результаты лечения напрямую связаны с распространенностью опухоли в начале терапии. На первой стадии заболевания 5-летняя выживаемость может достигать 70-80%, тогда как на четвертой стадии выживаемость составляет менее 5%. Проблема ранней диагностики рака легкого до сих пор не решена должным образом; более чем двум третям пораженных людей лечение начинают уже с локально распространенными или генерализованными формами опухоли. Поскольку клинические проявления рака легкого часто связаны с распространением заболевания, ранняя диагностика дала бы плодотворные результаты только на стадии скрытой опухоли. Широко используемые в настоящее время методы контроля состояния пациента в процессе и после лечения связаны с риском для здоровья пациента, связанной с инвазивностью забора пробы, а также высокой стоимостью диагностического оборудования. Относительно недавно была показана возможность диагностики данного заболевания по маркерам рака легкого– соединениям ЛОC [3], находящимися в выдохе. Несмотря на перспективность данных подходов, требуется проводить модификацию методов для повышения их чувствительности.
Разрабатываемые подходы к анализу ЛОС сразу позволят решить две серьезные проблемы – экологическую – точное и быстрое определение загрязняющих веществ в воздухе, как органических, так и неорганических, а также вытекающую из первой проблемы проблему здравоохранения Метод позволит проводить прямой анализ многокомпонентных смесей ЛОС в воздухе с высокой скоростью, высокой точностью и низкими пределами обнаружения.
1. Мовчан, В.Н., et al., Оценка и прогноз экологической ситуации в Санкт-Петербурге по показателям загрязнения атмосферного воздуха и изменения здоровья населения. Вестник Санкт- Петербургского университета. Науки о Земле., 2018. 63(2): p. 178-193.
2. Sung, H., et al., Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: A Cancer Journal for Clinicians.
3. Ganeev, A.A., et al., Analysis of exhaled air for early-stage diagnosis of lung cancer: opportunities and challenges. Russian Chemical Reviews, 2018. 87(9): p. 904-921.
