автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка методов и устройств для измерения концентрации фенилаланина в водных растворах

- о а

На правах рукописи

Э Г. /<?

{С

Никитская Людмила Михайловна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ФЕНИЛАЛАНИНА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов - 2012

Работа выполнена на кафедре «Химия» Федерального государственного образовательного учреждение высшего профессионального образования «Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина».

Научный руководитель: кандидат химических наук, профессор

Стекольников Юрий Александрович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Килимник Александр Борисович, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет», заведующий кафедрой «Химия»

доктор технических наук, профессор Федорков Евгений Дмитриевич, Компания «ЭКО-Т-ЭКО», Президент региональной энергосервисной компании «ЭКО-Т-ЭКО»

Ведущая организация: Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет»

Защита диссертации состоится «24» мая 2012 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 ФГБОУ ВПО «ТГТУ» по адресу: г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, Большой актовый зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, ФГБОУ ВПО «ТГТУ», ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.01.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «ТГТУ» по адресу: г. Тамбов, ул. Мичуринская, д. 112, корп. «Б», а с авторефератом диссертации дополнительно - на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ТГТУ»: www.tstu.ru.

Автореферат разослан «23» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Чуриков

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИЫ1ИОГ I:KA Я012

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Проблема установления химического состава различных биообъектов решается различными методами, но в последнее время, наблюдается стремительный рост так называемых полевых аналитических технологий. Они предполагают все более возрастающее использование в аналитических процедурах химических сенсоров, биосенсоров и тест - методов. Данная тенденция связана с необходимостью приблизить источник получения информации о составе среды непосредственно к месту события, по возможности сделать его индивидуальным и экономичным, с минимальными затратами времени.

Создание таких устройств предполагает использование микро- и наноэлектронных технологий, современных достижений в области получения и применения нанопленок полимеров и биополимеров с молекулярными отпечатками для мониторинга объектов природной среды в состоянии in situ. Это особенно важно на стадиях ранней диагностики фенилкетонурии, когда необходимо в первые дни жизни новорожденных определять концентрацию фенилаланина в крови. С этой целью используют микробиологические, флюорометрические, хроматографические методы в биохимических лабораториях. Однако, эти методы не отличаются экспрессностью и проведение исследований, направленных на создание экспрессных и селективных методов определения фенилаланина в водных растворах актуально с научной и практической точки зрения.

Для автоматизированного, селективного определения необходима разработка датчиков, позволяющх выделять из многокомпонентной смеси веществ с близкими свойствами, фенилаланин и измерять его концентрации .

Цель исследования - обоснование и разработка методов и устройств на основе пьезокварцевого резонатора и потенциометрического датчика для определения фенилаланина в водных растворах и крови человека, обеспечивающих повышение селективности и оперативности контроля.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать и исследовать новый, более эффективный метод определения фенилаланина в водных растворах и крови человека, обеспечивающий повышение селективности и экспрессности в сравнении с используемыми;

- разработать и изготовить измерительное устройство для определения фенилаланина в водных растворах и крови человека;

- исследовать и выбрать способ формирования высокочувствительного покрытия пьезо- и потенциометрического датчиков, обеспечивающий возможность измерения в многокомпонентных смесях и обеспечить возможность использования в разработанных методах определения фенилаланина в водных растворах и крови человека;

- обосновать методы и рациональные параметры измерений для определения фенилаланина в водных растворах и крови человека потенциометрическим методом и с применением пьезокварцевых датчиков;

- осуществить экспериментальную проверку результатов работы и внедрить их в лабораторную диагностику;

- провести анализ погрешностей определения искомой концентрации фенилаланина.

Научная новизна:

1. Разработаны два метода количественного определения фенилаланина в водных растворах и крови человека с применением либо пьзокварцевого датчика, либо потенциометрического электрода, отличающиеся тем, что готовят полимер с молекулярными отпечатками фенилаланина, этим полимером модифицируют (покрывают) поверхность пьезокварцевого датчика либо потенциометрического электрода, а затем удаляют фенилаланин из полимерного покрытия путем помещения на 24 часа в дистиллированную воду.

2. Определены два вида полимерных покрытий с молекулярными отпечатками фенилаланина, образующие селективные детектирующие поверхности и обеспечивающие работоспособность датчика в течение 10-30 циклов измерений.

Практическая значимость:

На основе разработанных методов спроектированы и созданы два типа измерительных устройств для селективного экспрессного количественного определения фенилаланина в водных растворах и крови человека.

Результаты выполненных в работе исследований, посвященные определению концентрации фенилаланина в водных растворах и крови человека с использованием пьезокварцевых и потенциометрических измерений, внедрены в учебный процесс на лечебном факультете ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия имени H.H. Бурденко».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на III Всероссийской конференции с международным участием. Аналитика России (Краснодар, 2009), I Международной школе-конференции по краун-соединениям, порфиринам и фталоцианинам (Туапсе, 2009), 7 Всероссийской конференции-школе «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы) (Воронеж, 2009), Всероссийской конференция с элементами научной школы для молодежи. «Проведение научных исследований в области наноиндустрии наноссистем и материалов» (Белгород. 2009), Всероссийской конференции «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций» (Воронеж, 2010, 2011), Всероссийской с международным участием научно-методической конференции «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Поиск новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2010),открытой научно-практической конференции. «Актуальные проблемы деятельности подразделений уголовно-исполнительной системы» (Воронеж, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ: 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 10 тезисов Всероссийских и международных конференций, 2 патента.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 130 страницах, включая введение, 5 глав, выводы, список литературы (122 источника), 4 приложения. Работа содержит 37 рисунков, 18 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность доктору химических наук, доценту Андрею Владимировичу Калачу за помощь в работе над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная и практическая значимость, сформулированы цель работы и ее научная новизна.

Первая глава посвящена обзору библиографических источников по методам и устройствам определения аминокислот. В ней рассмотрены датчики, способные преобразовывать физические (механические, световые, тепловые, магнитные) или химические, биологические воздействия внешней среды в электрический отклик, который можно измерить.

В практическом плане их возможности еще не реализованы и актуальной задачей является создание датчиков, чувствительных к фенилаланину в водных растворах и крови человека.

Вторая глава. Объекты исследования, аппаратура и техника эксперимента.

В качестве объектов исследования выбрана -амино-Р-фенилпропионовая кислота (0,Ь-фенилаланин). Рассмотрены особенности анализа водных растворов и крови человека с применением пьезокварцевых датчиков, потенциометрии. Использованы нанопленочные полимерные покрытия с молекулярными отпечатками, которые синтезированы на основе нитрата целлюлозы - коллоксилина, полиамидокислоты, а в качестве молекулы-шаблона использован фенилаланин.

Установка для исследования работы пьезодатчика в жидкости.

Конструирование измерительной ячейки для работы пьезодатчика в жидкости представляет собой самостоятельную проблему. При рабочей частоте ~(5 - 10) МГц и электропроводной окружающей среде возникает целый ряд факторов, уменьшающих стабильность рабочей частоты кварцевого резонатора. При проектировании ячейки сведены на нет радиотехнические наводки, действующие на тонкую пластину пьезокварцевого резонатора, погруженную в жидкость и оптимизированы размеры подводящих проводов.

Плоскость резонатора располагали под углом к уровню жидкости так, чтобы при перемешивании раствора воздушные пузырьки не скапливались у поверхности резонатора. Блок-схема установки и конструкция измерительной ячейки изображены на рисунке 1.

1 ? -»

источник питания, 4 - ячейка, 5 - термостат, 6 - сосуд с измеряемой жидкостью, 7 - нагреватель, 8 - магнитная мешалка, 9 - корпус ячейки, 10 -резонатор, 11 - электрод, 12-крышка

Датчик в сборе (рис.2.) представляет собой корпус сменной насадки 1, выполненный из металла; полимерных мембран 2; держателя пьезорезонансного датчика 3; проводов питания и передачи сигнала 4 датчика в анализатор (например, частотомер).

Рис. 2. Датчик в сборе

Устройство пьезорезонансного датчика (рис. 3.) представляет собой корпус сменной насадки 1, выполненный из металла; полимерных мембран 2; вырезов 3 в корпусе для закрепления мембран; пьезокварцевого резонатора 4; электрической схемы генератора 5; проводов питания и передачи сигнала 6 датчика в анализатор (частотомер); держателя пьезорезонансного датчика 7.

Рис. 3. Схема устройства пьезокварцевого датчика

С помощью пьезодатчиков можно проводить экспрессные, высокоселективные, быстрые по времени анализы фенилаланина с использованием полимерных наноструктурированнных покрытий поверхности датчиков.

Детектирование фенилаланина проводили с использованием оригинальной установки, включающей измерительную ячейку, в которую помещали датчик, систему сбора и передачи аналитических сигналов в ЭВМ (рис. 4).

Рис. 4. Блок-схема и конструкция ячейки для работы пьезокварцевого резонатора в жидкости:

1-частотомер, 2 - генератор, 3 - источник питания, 4 - блок обработки информации, 5 - термостат, 6 - электрод, 7 - резонатор, 8 - корпус измерительной ячейки, 9 - нагреватель, 10 - место ввода пробы

После разгерметизации датчик выдерживают в течение 10-15 мин в растворе перекиси водорода с массовой долей 5-10 % для удаления примесей, оставшихся на пьезорезонаторе после его изготовления.

Готовят полимер с молекулярными отпечатками фенилаланина по известной методике. Затем, модифицируют пьезодатчик полимером с молекулярными отпечатками фенилаланина и помещают в дистиллированную воду на сутки для удаления молекулы-шаблона, что позволяет создать полимерное покрытие электродов пьезодатчика, для селективного количественного определения фенилаланина в водных растворах и крови человека.

По растворам с известной концентрацией определяют градуировочную зависимость частоты от концентрации.

Датчик помещают в анализируемый раствор и фиксируют аналитический сигнал, по градуировочной зависимости вычисляют концентрацию фенилаланина в аналите.

По окончании анализа датчик удаляют из исследуемой жидкости, полимерное покрытие регенерируют в дистиллированной воде до выхода сигнала датчика на начальный уровень.

Измерительные операции метода количественного определения фенилаланина пьезосенсорным датчиком представлены на рисунке 5.

Рис. 5. Измерительные операции метода количественного определения фенилаланина пьезосенсорным датчиком

П - новое в методе определения фенилаланина пьезосенсорным датчиком, защищено патентом 2408012. Способ определения аминокислоты фенилапанин в водных растворах пьезосенсором, модифицированным полимером с молекулярным отпечатком

В работе также использовали прямую потенциометрию (ионометрию) для определения концентрации фенилаланина.

Готовят полимер с молекулярными отпечатками фенилаланина по известной методике. Затем, модифицируют электрод потенциометрического датчика полимером с молекулярными отпечатками фенилаланина и помещают в дистиллированную воду на сутки для удаления молекулы-шаблона, что позволяет создать полимерное покрытие, для селективного количественного определения фенилаланина в водных растворах и крови человека.

Датчик помещают в анализируемый раствор и фиксируют аналитический сигнал, по градуировочной зависимости вычисляют концентрацию фенилаланина в аналите.

По окончании анализа датчик удаляют из исследуемой жидкости, полимерное покрытие регенерируют в дистиллированной воде до выхода сигнала датчика на начальный уровень.

При помощи рН - метра «Аквилон» - 410 определяли ЭДС элемента. В качестве индикатора рН-селективного электрода (ЭСЛ-43-07), электрод сравнения - хлорсеребряный. Исходя из измерений величины электродного

б

потенциала, получены зависимости Е для серии стандартных

растворов.

Измерительные операции метода количественного определения фенилаланина потенциометрическим датчиком представлены на рисунке 6.

Выдерживают электрод потенциометрического датчика в дистиллированной воде 24 часа.

Рис. 6. Измерительные операции метода количественного определения фенилаланина потенциометрическим датчиком

П - новое в методе определения фенилаланина потенциометрическим датчиком

Стеклянный электрод

До модификации После модификации

Рис. 7. Стеклянный электрод до и после модификации

Водные растворы фенилаланина анализировали на кафедре аналитической химии Воронежского государственного университета, а эксперименты с кровью проводили на кафедре фармацевтической химии фармацевтического факультета ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская академия имени H.H. Бурденко». Цельную кровь, консервированную с помощью раствора «Глюгицир», получали в областной станции переливания крови г. Воронежа. Паспорт крови № 015927.

Третья глава. Исследование влияния природы и структуры поверхностных полимерных нанослоев на характеристики аналитического определения.

В аналитической практике особый интерес представляет создание искусственных рецепторов на пьезосенсорной подложке, способных к распознаванию и связыванию разнообразных молекул-мишеней с высокой аффинностью и специфичностью.

Одним из путей создания искусственных макромолекулярных рецепторов является получение молекулярных отпечатков различных соединений на полимерной матрице (импринтинг синтезируемых полимеров).

За основу был взят полимер на основе нитрата целлюлозы (коллоксилина). В качестве молекулы-шаблона был выбран фенилаланин.

В основе синтеза модифицированного индикаторного слоя лежит нековалентный молекулярный импринтинг (рис. 8).

Рис. 8. Схема синтеза полимерных материалов с отпечатками:

1 - вещество, используемое в качестве темплата; 2 - функциональный мономер; 3 - образование устойчивого комплекса полимер - темплат; 4 и 5 -удаление целевых молекул-темплатов из полимеров с молекулярным отпечатком

Для получения полимера на основе коллоксилина с молекулярными отпечатками фенилаланина на первом этапе готовили смесь этанола и диэтилового эфира в соотношении 1:3, при этом раствор оставался прозрачным.

На втором этапе шаблон добавляли к полимеризационной смеси. Полученный раствор наносили на рН-селективный электрод или электрод пьезокварцевого резонатора.

в

На третьем этапе нанесенный полимер оставляли на несколько часов на воздухе для удаления растворителя.

Модификатор покрывал полностью поверхность электрода. Объем нанесенного органического вещества составлял 1 мкл на площадь равную 28,26 мм2. Эксперименты проводили в статических условиях при температуре 25,0 ± 0,1 °С. С помощью одного датчика без повторной модификации можно провести до 10-15 измерительных циклов.

Получение полимера с молекулярным отпечатком фенилапанина на основе полиамидокислоты проводили следующим образом: в бюкс помещали фенилапанин в количестве 0,045 г (точная навеска) и растворяли в водно-этанольно-бутанольном растворе (12:5:4). Далее добавляли полиамидокислоту. Полученную смесь наносили на пьезосенсор с помощью хроматографического микрошприца (методом «высыхающей капли»). Для удаления молекулы-шаблона из полимера электроды датчиков помещали на 24 часа в дистиллированную воду. С помощью одного датчика можно провести до 20 - 30 измерительных циклов в случае использования в качестве полимера с молекулярными отпечатками фенилапанина полиамидокислоту.

Пьезокварцевые и потенциометрические датчики весьма чувствительны к состоянию, морфологии и структуре поверхности, что впоследствии и сказывается на адсорбции фенилапанина из водных растворов и крови человека. Для установления закономерностей межфазного взаимодействия изучали структурные особенности поверхности для конкретного вида полимерных слоев.

В качестве датчиков были выбраны пьезоэлектрические кварцевые резонаторы АТ-среза (угол 35'25") с серебряными электродами диаметром 6 мм (производство ОАО «Пьезокварц», Москва).

Методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) изучена морфология немодифицированнной поверхности пьезодатчика и пленок сорбентов-модификаторов. АСМ-изображения получены с помощью сканирующего зондового микроскопа Solver Р47 Pro корпорации NT-MDT (Россия, Зеленоград) в контактном режиме силы на воздухе при температуре 23±1°С. Применяли кантеливер HA_NC. Изучение модифицированнной поверхности образцами проводили в двух режимах: топографии и методом отображения фазы. Для формирования поверхностного чувствительного слоя пьезосенсора выбраны следующие вещества: сквалан, апиезон L, ПЭГ-2000, 18-краун-6, бензо-18-краун-6, фуллерен, коллоксилин, полиамидокислота, полиметилметакрилат, поли-е-капролактон. Основными параметрами выбора сорбента-модификатора послужили параметры полярности, растворимости, степени кристалличности, гибкости макромолекул и упорядоченности надмолекулярных структур.

Исходя из полученных результатов АСМ, можно сделать вывод о том, что пленки отличаются микрорельефом поверхности, многочисленными разрывами поверхности и неоднородностью, что существенно сокращает время жизни датчика.

Несмотря на выявленные недостатки чувствительных слоев, полученных методом «высыхающей капли», такие пленки нашли свое применение на стадии предварительного выбора и последующей оценки эффективности сорбентов при определении фенилаланина в водных растворах и крови человека.

Поскольку резонансная частота пьезорезонансных датчиков зависит как от чистоты используемых модификаторов, так и наличия примесей, то были проведены ИК-спектроскопические исследования состава полимерных детектирующих слоев, которые измеряли при температуре 20±2°С на Фурье-спектрометре УЕЯТЕХ-70 на подложке из кремниевых пластин.

Установлено, что метод «высыхающей капли» непригоден для получения пленок сквапана и ПЭГ-2000 надлежащего качества. Возникают неоднородности поверхности полимерных пленок, в материале присутствуют полости, что приводит к уменьшению чувствительности и воспроизводимости.

Фуллерены из-за высокой однородности поверхностных структур могут применяться непосредственно в качестве активных веществ при аналитическом определении фенилаланина, что подтверждают спектры поглощения исследуемых образцов фуллерена С6о-

Анализ ИК-спектров позволяет рекомендовать наноразмерные пленки фуллерена, апиезона Ь, 18-краун-6, бензо-18-краун-6, полиметилметакрилата, поли-е-капролактона, коллоксилина и полиамидокислоты, полученные методом «высыхающей капли» на поверхности пьезорезонаторов, для селективного анализа фенилаланина в водных растворах и крови человека.

Четвертая глава. Определение фенилаланина потенциометрическим датчиком.

В качестве модификатора поверхности потенциометрического датчика использовали полимеры на основе коллоксилина или полиамидокислоты с молекулярными отпечатками фенилаланина.

Потенциометрически определили фенилаланин в водных растворах и крови человека. Градуировочные графики представлены на рис. 9,10.

Е.ггЛ/

800 Е

Рис. 9. Градуировочный

790 780 770 760 750 740 730

график

определения

фенилаланина

для

в

720

водных растворах

потенциометрическим

датчиком,

модифицированным коллоксилином, п=4,

1,20 1,60 2,00 2,40 2,80 3,20 3,60 4,00 4,40 Р-0,95

РС

!.« 2.60

РСР» Р=0,95

Рис. 10.

Градуировочный график для

потенциометрического

определения

фенилаланина в крови

потенциометрическим

датчиком,

модифицированным

коллоксилином, п=4,

Полученные потенциометрические аналитические зависимости определения фенилаланина в водных растворах (рис. 9) и крови человека (рис. 10) подтверждают возможность использования нанополимерных слоев для анализа аминокислот.

В пятой главе приведены результаты практического использования устройства на основе пьезокварцевого резонатора для определения фенилаланина на примере модельных растворов, крови человека.

Использовали датчик, модифицированный коллоксилином с молекулярными отпечатками фенилаланина. Отработка метода пьезокварцевого детектирования фенилаланина в водных растворах проведена из исходных растворов фенилаланина с концентрацией 0,1 М методом последовательного разбавления до диапазона концентраций 10"' -Ю-5 М с определением резонансной частоты, как это описано в главе 2. По полученным результатам строили градуировочный график, откладывая по оси ординат по оси абсцисс - соответствующие значения концентраций аналита. Из рис. 11 видно, что с увеличением концентрации аминокислоты в модельном водном растворе происходит повышение аналитического сигнала датчика по абсолютной величине.

Нижний предел обнаружения составил 210"3 моль/дм3. Графики определения фенилаланина в водных растворах и крови в диапазоне концентраций от 1 ' 101 до I 10"3 моль/дм представлены на рис. 11,12.

Рис. 11.

Градуировочный график для определения фенилаланина в водных растворах пьезодатчиком, модифицированным коллоксилином, п=6, Р=0,95

350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 О

-50000 1

0.04 0,06 0,08 С, моль/дм3

if, КГц

350000

300000

250000

200000

150000

100000

50000

0 «/

-50000 0

Рис. 12.

Градуировочный график для определения фенилаланина в крови пьезодатчиком, модифицированным полиамидокислотой п=6, Р=0,95

0,05 0,1

С, моль/дм3

0,15

Оценку погрешностей количественного определения содержания фенилаланина в крови и водных растворах осуществляли по небольшому числу параллельных определений (п=6), достаточных для обеспечения необходимой точности измерений. Для расчета погрешностей определений в этом случае использовали методы математической статистики для малого числа определений. Полученные результаты рассматривали как случайную (малую) выборку.

Расчеты проводили с помощью программного обеспечения StatPlus 2009 Proffesional 5.8.4., Microsoft Excel.

В качестве численной меры воспроизводимости использовали величину стандартного отклонения S и величину относительного стандартного отклонения Sr.

S (Xi-X)2

S =

/=1

n-1

где

Х| - результат единичного измерения; X - среднее арифметическое измеряемой величины; п - число параллельных измерений.

в

S. =

X

100%

где

Бг- относительное стандартное отклонение; Х- среднее арифметическое измеряемой величины; 8 - стандартное отклонение

Таблица 1. Определение фенилаланина в модельных растворах с применением пьезосенсора, модифицированного полимером с молекулярными отпечатками фенилаланина; п = 6, Р = 0,95 _

Концентрация аналита, моль/дм3 Среднее значение 8 Э,, %

Введено Найдено

Модификатор - коллоксилин

0,050 0,048 0,047 0,00089 1,9

0,010 0,0089 0,009 0,0002 2,2

0,025 0,025 0,024 0,00089 3,7

Модификатор - полиамидокислота

0,050 0,046 0,047 0,0014 3,0

0,010 0,009 0,0094 0,00014 1,5

0,025 0,024 0,024 0,0009 3,7

Таблица 2. Определение фенилаланина в крови с применением пьезосенсора, модифицированного полимером с молекулярными отпечатками фенилаланнна; п = 6, Р = 0,95 _

Концентрация аналита, моль/дм3 Среднее значение Б в,, %

Введено Найдено

Модификатор - коллоксилин

0,050 0,045 0,045 0,0018 4,0

0,010 0,0095 0,0095 0,00017 1,8

0,025 0,021 0,021 0,0017 8,1

Модификатор - полиамидокислота

0,050 0,047 0,046 0,0017 3,7

0,010 0,0096 0,0097 0,00018 1,9

0,025 0,024 0,025 0,0017 6,8

Таблица 3. Определение фенилаланина в модельных растворах с применением потенциометрического сенсора, модифицированного полимером с молекулярными отпечатками фенилаланина; п = 6, Р = 0,95

Концентрация аналита, моль/дм3 Среднее значение Б Бг, %

Введено I Найдено

Модификатор - коллоксилин

0,050 0,044 0,044 0,0014 3,18

0,010 0,0086 0,0086 0,00017 2,0

0,025 0,024 0,025 0,0015 6,0

Модификатор - полиамидокислота

0,050 0,043 0,044 0,0015 3,4

0,010 0,0086 0,0087 0,00015 1,7

0,025 0,022 0,025 0,0018 7,2

Таблица 4. Определение фенилалаиина в крови с применением потенциометрического сенсора, модифицированного полимером с молекулярными отпечатками фенилалаиина; п = 6, Р = 0,95

Концентрация анапита, моль/дм3 Среднее значение 8 Бг, %

Введено| Найдено

Модификатор - коллоксилин

0,050 0,047 0,048 0,0017 3,5

0,010 0,0088 0,009 0,00014 1,6

0,025 0,023 0,025 0,0015 6,0

Модификатор - полиамидокислота

0,050 0,043 0,044 0,0015 3,4

0,010 0,0086 0,0087 0,00015 1,7

0,025 0,022 0,024 0,0019 7,9

Таким образом, погрешности количественного определения фенилалаиина в водных растворах и крови человека с помощью методов пьезокварцевого микровзвешивания и потенциометрического определения меньше, чем у рекомендованных к применению методов, а экспрессность и селективность выше.

Оценка погрешностей экспериментальных данных показала, что представленные методы измерения количественного содержания фенилалаиина в крови и водных растворах может быть использованы для диагностики фенилкетонурии, а также для определения подлинности лекарственных препаратов, содержащих указанную аминокислоту.

Основные выводы и результаты работы

1. Разработаны два метода количественного определения фенилалаиина в водных растворах и крови человека с применением либо пьзокварцевого датчика, либо потенциометрического электрода, поверхности которых модифицированы полимерами с молекулярными отпечатками фенилалаиина.

2. На основе разработанных методов количественного определения фенилалаиина в водных растворах и крови человека спроектированы и созданы два типа измерительных устройств.

3. Определены два вида полимерных покрытий с молекулярными отпечатками фенилалаиина, образующие селективные детектирующие поверхности и обеспечивающие работоспособность датчика в течение 10-30 циклов измерений.

4. Проведены экспериментальные исследования разработанных методов определения фенилалаиина в водных растворах и крови человека.

5. Результаты эксперимента показали корректность и эффективность разработанных методов.

6. Основные результаты работы внедрены в лабораторную практику и

учебный процесс ГБОУ ВПО «Воронежская государственная медицинская

академия имени H.H. Бурденко».

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Захарова JI.M. Применение полимера с молекулярным отпечатком фенилаланина в анализе крови потенциометрическим методом /Никитский A.C., Красникова О.П., Зяблов А.Н., Жиброва Ю.А. //Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т 8. Вып.З. С. 530 - 532.

2. Никитская JI.M., Определение фенилаланина в водных растворах пьезокварцевым резонатором / Стекольников Ю.А., Калач A.B., Муратов Д.Н. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т 12. №5. С. 24-27.

3. Никитская JLM. Определение фенилаланина в биологических жидкостях пьезокварцевым сенсором, модифицированным полимером с молекулярным отпечатком / Никитский А.С.,Зяблов А.Н.,. Калач А.В, Селеменев В.Ф. // Аналитика России. Материалы П1 Всероссийской конференции с международным участием. - Краснодар, 2009. С. 409.

4. Зяблов А.Н. Применение полимеров с молекулярными отпечатками в диагностике наследственных заболеваний /Зяблов А.Н., Балканова А.А, Калач A.B., Голядкина Г.А., Селеменев В.Ф., Никитская JI.M., Никитский A.C. // 7 Всероссийская конференция-школа «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)». - Воронеж, 2009. С. 152-153.

5. Никитская JI.M. Применение тонких пленок фуллерена C«) в медицине и фармации / Калач A.B., Селеменев В.Ф., Никитский A.C., Ковалева Н.В. // Всероссийская с международным участием научно-методическая конференция «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Поиск новых физиологически активных веществ». -Воронеж, 2010. С. 266-267.

6. Никитская Л.М. Получение чувствительных слоев Ленгмюра-Блоджетт для анализа газов и паров /Калач A.B., Селеменев В.Ф., Чуйков A.M., Русанова Т.Ю., Никитский A.C. //Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи. «Проведение научных исследований в области наноиндустрии наноссистем и материалов». -Белгород, 2009. С. 103-104.

7. Никитская JI.M. Потенциометрическое определение фенилаланина в растворах / Никитский A.C. // Сборник научных статей посвященный 90-летию ВГМА им. Н. Н. Бурденко. «Теория и практика фармации». -Воронеж, 2009. С. 108-113.

8. Балканова A.A. Наноструктурный анализ поверхности полимеров с молекулярными отпечатками аминокислот методом сканирующей силовой микроскопии / Балканова A.A., Никитская Л.М, Зяблов А.Н., Жиброва

Ю.А., Дьконова О.В., Калач A.B., Селеменев В.Ф. // 1-я Всероссийская конференция - школа. «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)». - Воронеж, 2009. С.37- 40.

9. Мальцев С.С. Исследование закономерностей образования тонких пленок модификаторов поверхности пьезокварцевых резонаторов методами ИК-спектроскопии и атомно-силовой микроскопии / С.С. Мальцев, Никитская Л.М. // Сборник материалов Всероссийской конференции «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций». - Воронеж, 2010.-С. 44-45.

Ю.Никитская Л.М. Морфология поверхности модификаторов пьезосенсоров. / Никитская Л.М. Сборник материалов Всероссийской конференции «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций». - Воронеж, 2010.-С. 50-52.

11 .Никитская Л.М. Разработка мультисенсорной системы идентификации органических веществ «электронным носом» /А.Н. Перегудов, A.B. Калач // Сборник материалов открытой научно-практической конференции «Актуальные проблемы деятельности подразделений УИС». - Воронеж, 2010.-С. 28-30.

12.Никитская Л.М. Применение метода Ленгмюра-Блоджетт для формирования наностойких полимерных покрытий/ Никитская Л.М. Сборник материалов Всероссийской конференции «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций». - Воронеж, 2011.-С. 370-371.

13.Патент 2408012. Россия. МПК G01N31/00 (2006.01) Способ определения аминокислоты фенилаланин в водных растворах пьезосенсором, модифицированным полимером с молекулярным отпечатком // Никитская Л.М., Никитский A.C., Калач A.B., Селеменев В.Ф. - 2010.

14.Патент 102264. Россия. МПК G01N27/12 Пьезосенсор на основе полимеров с молекулярным отпечатком аминокислот// Зяблов А.Н., Никитская Л.М., Жиброва Ю.А., Калач A.B., Селеменев В.Ф. - 2010.

В соответствии со свидетельством о заключении брака № 708028 от

12.07.2008 считать Захарову Людмилу Михайловну - Никитской Людмилой

Михайловной.

Подписано в печать 08.04.20t2 Формат 60 * 84/16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100эю. Заказ №487

Иглательско-полиграфическиЙ центр ФГБОУ ВПО «Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина» 399770. г. Елец, ул. Коммунаров, 28.

12-154 10

2011337972

2011337972