Перевести страницу

Группа М.К.Беклемишева

Руководитель группы
доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Михаил Константинович Беклемишев


Страница в системе "Истина"


Направления исследований


"Флуоресцентный язык"


  • Мы развиваем метод качественного химического анализа с условным названием «флуоресцентный язык». Метод основан на взаимодействии компонентов анализируемого раствора с набором флуорофоров различной природы, интенсивность эмиссии которых изменяется (растет или снижается) за счет присутствующих в образце веществ. При этом природа этих веществ не раскрывается (при желании ее можно изучать, но это отдельная задача). Таким образом, "флуоресцентный язык" относится к так называемым методам "отпечатков пальцев", в которых от образца получают любую "картинку" (спектр, хроматограмму или вольтамперограмму), которую затем обрабатывают целиком, без идентификации компонентов, методами хемометрики. Метод должен занять свое место в ряду методов многокомпонентного анализа и распознавания смесей.
  • Для развития метода необходимо иметь линейки флуорофоров различной природы, как водо-, так и органикорастворимых: квантовых точек, привитых на кремнезем флуоресцентных красителей, синтезированных полимерных оснований Шиффа и др. Для разработки метода требуется изучать взаимодействие модельных аналитов (например, лекарственных веществ) с этими флуорофорами.
  • Для анализа смесей, содержащих соединения, не дающие собственного сигнала флуоресценции и слабо влияющие на сигнал растворимых флуорофоров, разрабатываются способы относительно селективного связывания таких соединений. Так, для связывания аминогликозидных антибиотиков создаются соответствующие искусственные рецепторы.

Молекулярный импринтинг


  • Поиск новых подходов (в частности, новых матриц) в молекулярном импринтинге с целью повышения импринтинг-факторов и селективности повторного связывания темплатов (совместно с СурГУ).




Из результатов прошлых исследований


Предложен вариант метода «отпечатков пальцев», основанный на изменении интенсивности флуоресценции смеси флуорофоров разной природы («флуоресцентный язык»). В качестве флуорофоров использовали водорастворимые квантовые точки (CdSe/CdS/ZnS, AgS, PbS, CuInS2, ZnS), органические флуоресцентные красители. Обнаружено, что закрепление флуорофора на наночастицах кремнезема усиливает влияние модельных аналитов на интенсивность флуоресценции (предположительно, за счет сорбции аналита и сближения с флуорофором). Для использования в развиваемом методе составляли смеси, включающие до пяти флуорофоров; в смеси флуорофоры могут заметно тушить флуоресценцию друг друга. В качестве модельных аналитов использовали лекарственные вещества (антибиотики разных классов, сульфаниламиды и др.). Аналиты по-разному влияют на флуоресценцию разных флуорофоров. В то же время, эмиссия смеси флуорофоров тушится аналитами иначе, чем индивидуальные флуорофоры. Для четырех веществ (амикацин, пирацетам, сульфаметоксазол, хлорамфени­кол) показана возможность распознавать как отдельные вещества, так и их попарные и тройные смеси (вещества вводили в равных концентрацих), обрабатывая спектры флуоресценции методом главных компонент. Эффективность распознавания оценивали, рассчитывая расстояния Махаланобиса. Распознавание смесей наиболее эффективно с использованием смесей 3 или 4 флуорофоров. Альтернативный предлагаемому метод распознавания, основанный на получении УФ-спектров смесей аналитов и их обработке методом главных компонент, менее эффективен.

 

Nikolai N. Divyanin, Anastasiya V. Razina, Elizaveta A. Rukosueva, Andrei V. Garmash, Mikhail K. Beklemishev. Discrimination of 2-3-component mixtures of organic analytes by a “fluorescent tongue”: A pilot study. Microchem. J. 135 (2017) 48–54.



Показана возможность образования тройного соединения (“сэндвича”) диальдегида (малонового, глутарового или глиоксаля) с этилендиаминотиокарбамилфлуоресцеином (ЭДФ) и наночастицами кремнезема, нековалентно модифицированного полиэтиленимином (SiO2/ПЭИ), с последующим флуориметрическим определением диальдегида. Смешанное основание Шиффа SiO2/ПЭИ–диальдегид–ЭДФ (сэндвич) образуется в уксуснокислой среде при нагревании на водяной бане. Сэндвич и избыток SiO2/ПЭИ отделяют от непрореагировавшего флуорофора центрифугированием, осадок промывают, ресуспендируют в воде и измеряют флуоресценцию раствора (λex = 470 нм, λem = 520 нм). Аналитический цикл занимает не более получаса. Предел обнаружения диальдегидов в чистой воде составляет 1×10–5 М, диапазон определяемых концентраций– 2×10–5–3×10–4 М (для малонового диальдегида). Относительные стандартные отклонения повторяемости в этом диапазоне концентраций составили 0.03–0.05 (n = 3). Определению 3×10–4 М малонового диальдегида не мешают сопоставимые концентрации сульфаметоксазола, сульфадиазина, пирацетама и хлорамфеникола и 1×10–5 М цефтриаксона, цефтазидима, анальгина, изониазида и амикацина; заметно мешает белок. Проведено определение глиоксаля и глутарового альдегида в дезинфицирующих средствах.


И. А. Филенко, С. В. Голодухина, Л. О. Усольцева, Е. М. Адамова и М. К. Беклемишев. Ковалентное связывание и флуориметрическое определение диальдегидов с использованием наночастиц аминированного кремнезема и этилендиаминофлуоресцеина. Журн. аналит. химии, 2017, т. 72, № 9, с. 827–835.

 

 

Показана возможность селективного определения цефтриаксона в водном растворе по тушению флуоресценции квантовых точек CdSe (с оболочками CdS/ZnS) без использования разделения. Определение основано на обнаруженном нами факте образования молекулярного комплекса цефтриаксона с полиэтиленимином. После связывания полиэтиленимина с квантовыми точками, лишенными стабилизатора, образуется тройной комплекс цефтриаксон – полиэтиленимин – квантовая точка, в котором антибиотик подвергают гидролизу путем нагревания. Образующиеся меркаптогруппы тушат флуоресценцию квантовых точек. Метрологические характеристики методики определения цефтриаксона, основанной на описанных явллениях, близки при использовании спектрофлуориметра и фотоаппарата в комбинации с УФ-светодиодом (cmin = 1×10–6 M, sr = 0.1). В условиях определения цефтриаксона не дают аналитического сигнала Na+, Ca2+, глюкоза, мочевина, мочевая кислота, эритромицин, ципрофлоксацин, доксициклин.

 

В. М. Карпов, Д. В. Спектор, М. К. Беклемишев. Определение цефтриаксона по тушению флуоресценции квантовых точек с использованием связывания с полиэтиленимином Ж. аналит. химии. 2016. Т. 71. № 5. С. 544–551.

 


Предложены новые подходы к определению полиэлектролитов, в частности, дезинфектанта, катионного полимера-олигомера полигексаметилен­гуанидина (ПГМГ).  Разработанные методики определения ПГМГ в водах отличаются более широкими диапазонами линейности и более низкими пределами обнаружения, чем все известные оптические методы определения ПГМГ.


Так, предложен способ определения  ПГМГ, основанный на образовании смешанных агрегатов ПГМГ с магнитными наночастицами и квантовыми точками CdSe/CdS/ZnS (КТ) и магнитном отделении образующихся агрегатов от избытка КТ. Показаны преимущества использования КТ по сравнению с углеродными точками и флуоресцеином и целесообразность использования меркаптопропионата для стабилизации флуоресценции КТ. Разработана методика полуколичественного флуориметрического определения ПГМГ в водах в виде смешанных агрегатов с пределом обнаружения 0,025 мг/л, диапазоном линейности 0,05 – 0,2 мг/л и относительными стандартными отклонениями до 0,27. Показана возможность определения ПГМГ по аналогичной методике с использованием светодиода в качестве источника УФ-света и регистрацией флуоресценции с помощью фотоаппарата со светофильтром; характеристики методики близки к таковым для спектрофлуориметра (диапазон линейности 0,05 – 0,2 мг/л, предел обнаружения 0,04 мг/л и относительное стандартное отклонение до 0,23). Получены факторы селективности относительно Na+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Fe3+, катионных, анионных и неионогенных ПАВ, гуминовых кислот, катионных и анионных полимеров. Показана целесообразность маскирования катионов металлов с помощью ЭДТА. Показана возможность определения ПГМГ в сточной воде, водопроводной воде и воде бассейна.


Konstantin V. Likhachev, Elena O. Ovcharenko, Alexander I. Dityuk, Sergei S. Abramchuk, Konstantin M. Efimov, and Mikhail K. Beklemishev. Fluorescent Determination of Poly(hexamethylene Guanidine) via the Aggregates it Forms with Quantum Dots and Magnetic Nanoparticles. Microchim. Acta. 2016. 183(3). P. 1079-1087.

 

Другой способ высокочувствительного определения полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) в растворе основан на агрегации наночастиц серебра, наблюдаемой методом спектроскопии Рэлеевского рассеяния. Мешающее влияние ПАВ, гуминовых кислот и катионов металлов (в присутствии ЭДТА) относительно невелико; не мешает 0.05 М NaCl. Другие катионные полиэлектролиты – полиэтиленимин и хлорид полидиаллилдиметиламмония – агрегируют НЧС в несколько раз слабее, чем ПГМГ. Разработаны методики определения ПГМГ в водах: сточной воде ливневой канализации г. Москвы в диапазоне 4·10–8 ...1.3·105 М (по мономеру) с пределом обнаружения 2·10–8 М (0.004 мг/л), что ниже ПДК для ПГМГ (0.01 мг/л); водопроводной воде в диапазоне 5·10–7 – 1.3·10–5 М с пределом обнаружения 4·10–7 М и воде плавательного бассейна в диапазоне 1·10–5 – 6·10–5 М с пределом обнаружения 6·10–6 М. Разработанные на основе данного подхода методики отличаются более широкими диапазонами линейности и более низкими пределами обнаружения, чем все известные оптические методы определения ПГМГ.

 

Артемьева А.А., Самарина Т.О., Беклемишев М.К., Ефимов К.М., Дитюк А.И. Способ количественного определения концентрации гидрохлорида полигексаметиленгуанидина в водном растворе. Патент РФ № 2557930. Приоритет изобретения от 04.06.2014 г. Зарегистрировано в Гос. реестре изобретений РФ 30.06.2015 г.

 

Artemyeva A.A., Samarina T.O., Sharov A.V., Abramchuk S.S., Ovcharenko E.O., Dityuk A.I., Efimov K.M., Beklemishev M.K. Highly Sensitive Determination of Poly(hexamethylene Guanidine) by Rayleigh Scattering Using Aggregation of Silver Nanoparticles. Microchim. Acta, 2015, vol. 182 (5–6), pp. 965–973. doi: 10.1007/s00604-014-1411-6.

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00604-014-1411-6

 

 

Показана возможность использования метода рэлеевского рассеяния для определения кверцетина в водном растворе с помощью наночастиц серебра (НЧС). Обнаружено, что низкие концентрации кверцетина (порядка мкг/л) значительно повышают интенсивность рэлеевского рассеяния раствора НЧС, стабилизированных бромидом цетилтриметиламмония (ЦТАБ) или н-додецилсульфатом натрия (ДДС). Увеличение рассеяния объяснено как ростом наночастиц (увеличение наблюдается только в присутствии избытка AgNO3), так и агрегацией НЧС кверцетином (что подтверждено  результатами, полученными методом динамического светорассеяния). Выбраны условия определения кверцетина  в водном растворе; пределы обнаружения – 0,01 и 0.03 мкМ, линейные диапазоны – 0.1-1.3 и 0.1-2.0 мкМ для ДДС-и ЦТАБ-стабилизированных НЧС, соответственно; относительное стандартное отклнение не превышает 7%. Интересно, что некоторые другие биофлавоноиды (рутин, дигидрокверцетин и нарингенин) не изменяют сигнал кверцетина и не мешают его определению в эквимолярном соотношении (0.5 мкМ каждый). Другие соединения (аспарагин, мочевая кислота, мочевина и некоторые неорганические ионы) не мешают определению в больших количествах.

 

Liliya O. Usoltseva, Tatiana O. Samarina, Sergei S. Abramchuk, Aleksandra F. Prokhorova, Mikhail K. Beklemishev. Selective Rayleigh Light Scattering Determination of Trace Quercetin with Silver Nanoparticles.  Journal of Luminescence, 2016, vol. 179, pp. 438-444.

 

 

Предложен способ определения антибиотиков аминогликозидного ряда, основанный на ковалентном связывании аналита с водорастворимым полимером с последующим измерением интенсивности рэлеевского рассеяния света (λex = λem). Определение проводили на примере амикацина, амидную связь которого с сополимером 4-стиролсульфоновой и малеиновой кислот формировали карбодиимидным методом. Выбраны условия проведения этой реакции для получения максимальной интенсивности рассеяния продукта (время 15 мин, рН 7.0, ионная сила 0.02, измерение рассеяния при 362 нм). На определение амикацина не влияют (кратные соотношения, моль/моль): Al(III), Co(II), Cu(II), Fe(III), Ni(II), Zn(II) – 300, Cl– и NO3– – 250,  Ca(II) и Mg(II) – 50, HCO3– – 20; азотсодержащие соединения влияют при 20–50-кратных соотношениях, белок – 2.5-кратных. Диапазон определяемых концентраций – 0.2–35 мг/л, сmin = 0.08 мг/л.

 

Самарина Т.О., Беклемишев М.К. Определение амикацина методом рэлеевского рассеяния после ковалентного связывания аналита с водорастворимым полимером. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2015. Т. 56. № 5. С. 25–31.

 

 

Предложен способ получения молекулярных отпечатков полярных органических темплатов в виде комплексов с полярным соединением, зашиваемых в неполярный полимер. Такая схема должна минимизировать образование сайтов неселективного связывания темплата. В качестве модельного темплата использовали бромтимоловый синий в виде комплекса с полиэтиленимином, который вводили в фотополимеризуемую смесь стирол – дивинилбензол на трековой мембране в качестве подложки. Методом диффузии через импринтированные мембраны показана высокая селективность полученных отпечатков по отношению к веществам, структурно несхожим с темплатом (4‑нитрофенол и нейтральный красный) и низкая – по отношению к другим сульфофталеиновым красителям. Подход перспективен для получения селективных импринтированных мембран и сорбентов.

 

Предложен вариант молекулярного импринтинга, основанный на карбодиимидной сшивке аминокислот в присутствии катионного полиэлектролита (полиэтиленимина). В качестве темплата использовали краситель (бромтимоловый синий), что облегчало контроль присутствия темплата в фазе полимера, а в качестве подложки – предварительно окисленные и активированные карбодиимидом/пентафторфенолом трековые мембраны или кремнезем. Мембраны, импринтированные с использованием только одной аминокислоты (лейцина), связывают темплат более прочно, чем с использованием смеси аминокислот. Темплат диффундирует через импринтированные мембраны быстрее, чем через неимпринтированные, а импринтированный кремнезем сорбирует темплат полнее, чем неимпринтированный (импринтинг-фактор равен 2–4; работа по оптимизациии ведется).

 

При определении фитостероидов в растительном сырье методами ВЭЖХ-МС полезно предварительное концентрирование аналитов, для которого было бы удобно использовать молекулярно-импринтированные сорбенты. Однако молекулы фитостероидов не имеют ионизующихся групп, поэтому получение их молекулярных отпечатков затруднено. Нами предложены способы молекулярного импринтинга фитостероидов (на примере экдистена) в диоксид титана, основанный на взаимодействии экдистена с бутоксидом титана с последующим закреплением полученного предкомплекса на поверхности нанопорошка TiO2 и отмывкой темплата. Образцы импринтированных сорбентов удерживают большее количество экдистена по сравнению с аналогичными сорбентами без молекулярных отпечатков (импринтинг-фактор составляет величину порядка 2).

 

Севко Д.А., Абрамчук С.С., Ихалайнен А.А., Антохин А.М., Таранченко В.Ф., Гончаров В.М., Аксенов А. В., Митрофанов Д. А., Синицын М. Ю., Беклемишев М.К. Селективное извлечение фитоэкдистероидов из растительного экстракта молекулярно-импринтированным сорбентом на основе диоксида титана // Химия растительного сырья. 2015. № 2. С. 59–68. DOI: 10.14258/jcprm.201502542. http://journal.asu.ru/index.php/cw/article/view/542/588

 

Изучены закономерности формирования аналитического сигнала в системах квантовая точка – полиэлектролит – аналит – носитель. Изучали флуоресценцию квантовых точек (КТ) CdTe и CdSe с различными оболочками, стабилизированных в водном растворе димеркаптосукцинатом и сополимерами акриловой кислоты. Нашли, что катионные полимеры (полиаллиламин, полидиметилдиаллиламмоний) в концентрациях ~0.001 M снижают интенсивность флуоресценции КТ на 10–20%, а при концентрациях ~0.01 M – повышают ее.  Кроме того, катионные полимеры восстанавливают квантовый выход люминесценции КТ, эмиссия которых частично потушена буферным раствором (трис и ацетатным). В качестве модельных аналитов исследовали антибиотики фторхинолонового и цефалоспоринового ряда, тетрациклин и некоторые другие низкомолекулярные азот- и серосодержащие соединения (всего 17 соединений). Обнаружили,  что часть соединений тушит флуоресценцию КТ в концентрации не выше 1·10–4 М. Наиболее сильные тушители – тетрациклин, изониазид, пенициллин V и фторхинолоны. Отдельные соединения повышают квантовый выход флуоресценции (сульфаметоксазол). В присутствии катионных полиэлектролитов (полиэтиленимин, полиаллиламин) часть соединений перестает тушить флуоресценцию КТ, что может быть объяснено сорбцией поликатиона на КТ и затруднением доступа тушителя к ядру. КТ нанесены на кремнезем (пластины для ТСХ «Сорбфил») методом сорбции из раствора и изучено действие тех же модельных аналитов на тушение КТ на носителе. Найдено, что круг соедининий, тушащих флуоресценцию, сужается. Кроме того, в отдельных случаях модификация КТ катионным полимером приводит к повышению квантового выхода флуоресценции; так, тетрациклин увеличивает его в 5 раз (концентрация 1×10–4 М). Полученные результаты могут лечь в основу методик определения названных аналитов, в том числе в тест-варианте.

 

Предложен способ определения полиэлектролитов, основанный на компенсации ими заряда полиэлектролитного мультислоя, нанесенного на печатный электрод. Зарядовое состояние контролируют по току гексацианоферрата(III), диффундирующего через мультислой к электроду. Внешне влияние аналита выглядит как восстановление формы вольтамперной кривой, измененной за счет предварительной сорбции на электроде полиэлектролита противоположеного заряда. Перед определением печатный электрод обрабатывают полиэлектролитом, после чего записывают циклические вольтамперограммы в диапазоне –1000 – +1000 мВ со скоростью 100 мВ/с. В качестве аналитического сигнала используют разность потенциала пика восстановления (или окисления) гексацианоферрата в анализируемом растворе и в фоновом растворе (вольтамперограмма этого фонового раствора должна быть записана после погружения электрода в раствор анионного полиэлектролита, если определяют катионный). Пределы обнаружения катионных полиэлектролитов по данной методике составляют n·10–5 М (в расчете на мономер), sr = 0.08 при 1×10–4 М (n = 3). Определению не мешают ~0.1 M NaCl, а также соли кальция и магния в концентрациях, присутствующих в природных водах. Мешают определению ПАВы, также восстанавливающие форму вольтамперных кривых (в концентрации 1·10–5 М). Недостаток методики – неполнота регенерации электрода после измерения и ограниченное число циклов регенерации. Достоинства – возможность проводить определение полиэлектролитов в солесодержащих растворах, в которых фотометрическое определение с красителями, основанное на эффекте метахромазии, малочувствительно.

 

Возможность импринтинга низкомолекулярных органических соединений в полиэлектро­литные мультислои показана на примере пенициллина V и 20-экдистерона в качестве темплатов, полиаллиламина и полиакриловой кислоты в качестве полимеров и эпихлоргидрина и глутарового альдегида в качестве сшивателей. Подложкой для нанесения мультислоев служила полиэтилентерефталатная трековая мембрана, проницаемость которой к темплатам после модифицирования изучали методом пассивной диффузии. Показали, что нанесение мультислоев на подложку возможно не только из воды, но и из органического растворителя (например, этанола). Введение ионной жидкости в растворы, из которых осаждают полиэлектролиты, приводит к увеличению проницаемости получаемой мембраны, что, вероятно, вызвано изменением конформации полимера в присутствии ИЖ. Диффузионная проницаемость импринтированных мембран примерно вдвое выше, чем контрольных.

 

Лохова Л.О., Полянина Д.А., Беклемишев М.К. Молекулярный импринтинг пенициллина V в слоях полиэлектролитов, наносимых на трековую мембрану. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2014. Т. 55. № 1. С. 24–28.

 

Получены мембраны с молекулярными отпечатками, использование которых пока недостаточно используется как метод разделения. Метод молекулярного импринтинга интересен тем, что позволяет получать мембраны, обладающие повышенной проницаемостью к темплату и селективные к нему. В качестве темплатов использовали биофлавоноиды (рутин и нарингенин), в качестве подложки для полимеризации – лавсановые трековые мембраны (диаметр пор 0.4 мкм), мономером служил метакриламид, сшивателем – триэтиленгликольдиметакрилат, порогенным растворителем – диметил­формамид. Полимеризацию проводили при облучении УФ-светом (инициатор – Дарокур 1173) в разных вариантах (при ограничении доступа воздуха и без такового). Полимеризация проводится в течение 1 ч, отмывка темплата требует 30 мин. Из функциональных мономеров наиболее эффективна акриловая кислота; для повышения качества отпечатка целесообразно вводить в полимеризационную смесь соли переходных металлов (меди или никеля). После полимеризации темплат вымывали из мембраны ацетоном. Изучали диффузионный перенос темплата и других соединений через полученные мембраны. Выбрали условия полимеризации, при которых через импринтированную мембрану максимальна скорость диффузии темплата и минимальна – прочих соединений. Селективную диффузию биофлавоноидов удается проводить не только из органических, но и водных и водно-органических сред. Импринтированная рутином мембрана показывает фактор селективности SF = 17 против нарингенина (SF – отношение скоростей переноса рутина и нарингенина), а импринитрованная нарингенином мембрана позволяет достаточно полно отделить его от кверцетина (SF = 9), скорости диффузии аналитов при этом близки к максимально возможным. Максимальные факторы разделения пар биофлавоноидов в режиме раздельного переноса составляют величины порядка 5–15, что сопоставимо с результатами, достигнутыми зарубежными исследователями. Изучен также перенос аскорбиновой кислоты через полученные мембраны. Таким образом, варьируя условия полимеризации, возможно получение импринтированных мембран для селективного выделения биофлавоноидов. Преимущества импринтинга в мембранах по сравнению с полимеризацией в массе – меньшее время полимеризации (не более 1 ч), более быстрая отмывка темплата (несколько минут); преимущество использования мембран как средства разделения по сравнению с использованием порошкообразного сорбента – не требуется дробить и фракционировать получаемый полимер, при мембранном разделении не нужно десорбировать аналит с сорбента. Мембранная диффузия использована для выделения биофлавоноидов из растительных объектов (лук, укроп, бессмертник).

 

Galina A. Kryvshenko, Pavel Yu. Apel, Sergei S. Abramchuk, and Mikhail K. Beklemishev. A highly permeable membrane for separation of quercetin obtained by nickel(II) ion-mediated molecular imprinting. Sep. Sci. Technol. 2012. Vol. 47. No 12. P. 1715–1724.

http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01496395.2012.659317

 

Г.А.Крывшенко, М.К.Беклемишев. Способ выделения кверцетина из водного раствора. Заявка на патент РФ № 2011119249 от 16 мая 2011 г. Патент РФ № 2458921 C1.

 

Для импринтированных мембран, полученных полимеризацией акриловых мономеров со сшивателем, обнаружена более высокая проницаемость в случае импринтинга не индивидуального органического темплата, а его комплекса с другим соединением. Сделано предположение о том, что при импринтинге комплекса образуются молекулярные отпечатки, связывающие темплат только по части активных групп. Это приводит к менее прочному и более обратимому связванию, позволяющему наблюдать диффузию темплата через мембрану (изучено на примере пенициллина V).

 

Предложена методика определения антиоксидантной активности (АОА) индивидуальных соединений и растительных экстрактов с помощью реакций окисления 3,3’,5,5’-тетраметилбензидина (ТМБ) периодатом и персульфатом. Разработано два варианта методики: основанный на предварительном получении окрашенного продукта окисления ТМБ и последующем измерении АОА аналита по уменьшению поглощения этого продукта («равновесный вариант») и основанный на измерении скорости образования продукта окисления ТМБ, которая замедляется в присутствии восстановителей («кинетический вариант»). Данные, полученные по предлагаемым методикам и с помощью стандартного метода деколоризации катион-радикала АБТС, близки, что подтверждает работоспособность предлагаемых методик. Вещества, не обладающие антиоксидантной активностью, а также белки не мешают определению АОА. По чувствительности методика не уступает известным, в т. ч. основанным на восстановлении катион-радикала АБТС, и позволяет использовать малые объемы разбавленных растительных экстрактов (100 мкл). Методика проста и экспрессна (на определение требуется 5 мин, на подготовку реагентов – не более 20 мин, в отличие от методики на основе АБТС, где требуется не менее 6 ч). При определении АОА объектов животного происхождения можно использовать и кинетический, и равновесный вариант методики; для растительных экстрактов следует использовать равновесный вариант. Предложен тест-вариант методики с визуальным наблюдением окраски на фильтровальной бумаге, с помощью которого можно измерять АОА непосредственно в тролоксовом эквиваленте.

 

Г.А.Крывшенко, М.К.Беклемишев. определение антиоксидантов с помощью реакций окисления 3,3’,5,5’‑тетраметилбензидина персульфатом и периодатом // Химия растительного сырья. 2011. № 1. С. 123–128.

 

Исследованы полиэтилентерефталатные трековые мембраны в качестве средства разделения в химическом анализе. Обнаружен ряд особенностей транспорта органических соединений через немодифицированную мембрану (толщина 10 мкм, диаметр пор – 0.03 мкм): отличие состояния соединений в порах от состояния в объеме раствора; концентрирование соединения в порах мембраны (преимущественно в фазе раствора); перенос органического соединения под действием диффузионного потенциала неорганических солей. Выявлено наличие неионообменной селективности (напр., в парах фенол / 2-нафтол, бензол / бензиловый спирт) немодифицированных  мембран. Получены трековые мембраны, модифицированные полиэлектролитными комплексами полиэтиленимина (ПЭИ) и полианетолсульфокислоты (ПАС), и обнаружены особенности их проницаемости: резкая зависимость проницаемости от числа слоев полиэлектролитов; анизотропия (при несимметричной модификации); повышение фактора селективности переноса наиболее быстро переносимых соединений (в 10–100 раз по сравнению с немодифицированной мембраной). Показана возможность селективного выделения аналина в присутствии модельных соединений.

 


  1. A. Belkova, A. I. Sergeeva, P. Y. Apel, M. K. Beklemishev. Diffusion of aniline through a polyethylene terephthalate track-etched membrane // Journal of Membrane Science. V. 330. No 1-2. Pp. 145-155.


 

Продолжены работы по изучению трековых мембран, модифицированных полиэлектролитными мультислоями (ПЭМ), как средства разделения и концентрирования органических соединений. Выявлены особенности структуры таких модифицированных мембран: при достаточном числе слоев полиэлектролита поры полностью заполняются гелем полиэлектролитного комплекса, который имеет рыхлую структуру, не только сохраняющую проницаемость по отношению к диффундирующим соединениям, но и для отдельных веществ более проницаемую по сравнению с исходной подложкой. В мембранах, модифицированных слоями полиэтиленимина и полианетолсульфокислоты, ускоряется перенос ароматических аминов, селективность к которым не объясняется одними лишь размерами или зарядом частиц. Ускорение переноса можно связать с формированием в гелевой структуре полимерного мультислоя доменов, ориентированных вдоль пор. Изучена роль природы катионного и анионного полиэлектролитов (полианетол­сульфокислота эффективнее, чем полистирол­сульфокислота; катионные полимеры могут быть разными). Кроме того, ПЭМ на основе комплексообразующих полимеров (полиэтиленимин) могут задерживать ионы переходных металлов, не пропуская их через мембрану, но давая возможность диффундировать органическим соединениям.

 

Для расширения набора соединений, определяемых кинетическими методами, предложено проводить целенаправленный выбор систем индикаторная реакция – аналит на основе анализа имеющихся в литературе данных о взаимодействии радикальных частиц с органическими соединениями. Основываясь на информации о том, что гидроксильный радикал взаимодействует с полиолами, предположили возможность влияния сахаров на скорость реакции, в которой генерируется гидроксильный радикал. В качестве такой реакции использовали окисление 3,3',5,5'-тетраметилбензидина (ТМБ) Н2О2 в присутствии железа(+2, +3). Для повышения селективности определение сочетали с предварительным разделением методом ТСХ. При проведении реакции на пластинах кремнезема среди 19 изученных модельных соединений наибольшее ингибирующее действие оказывают бензойная кислота и глюкоза, типичные поглотители гидроксильных радикалов. Разработана методика полуколичественного определения глюкозы на тонкослойной хроматограмме. Глюкоза детектируется как более светлое пятно на сине-зеленом фоне (Rf ~ 0.5). Градуировочный график строили как коэффициент отражения, измеренный на рефлектометре, в зависимости от логарифма концентрации аналита. Полуколичественное определение глюкозы возможно в диапазоне 1·10–5–0.01 M. Проведено определение глюкозы в напитках и слюне.

Вторым примером применения названного подхода была предложенная нами реакция бромирования метилового фиолетового N‑бромсукцинимидом (НБС). Среди модельных аналитов замедляют данную реакцию бензиловый спирт, анилин, бензиламин, цистеин, метиламин, 1-нафтиламин, тиомочевина, тогда как не влияют на протекание реакции бензоат натрия, акриламид, п-бензохинон, хлорид триэтилбензиламмония. Особый интерес представляет возможность определять бензильные производные, для которых кинетические методы не описаны. Показана возможность определения по данной индикаторной реакции ~10–6 М бензилового спирта и 10–4 М бензилпенициллина.

 

В рамках серии работ по расширению круга соединений, определяемых кинетическими методами, и целенаправленному выбору систем индикаторная реакция – аналит, предложено использовать реакцию бромирования родамина 6Ж как индикаторную для определения бромирующихся органических соединений. На основе анализа литературных выбраны органические соединения, способные легко бромироваться (бензиловый спирт, бензиламин, бензохинон, гидрохинон, акриламид, бензилпенициллин). Обнаружили, что при взаимодействии родамина 6Ж с N‑бромсукцинимидом полоса спектра флуоресценции родамина (590 нм) сдвигается в коротковолновую область (537 нм), что может быть объяснено образованием бромпроизводных родамина и удобно для измерения скорости реакции. Показана возможность определения бензилпенициллина в водном растворе по его ингибирующему действию в названной реакции в диапазоне концентраций 2·10-6 – 1·10-5 М.

 

Изучено окисление 1,2,4-триацетоксибензола (пирогаллола «А») и 3,3’,5,5’-тетраметилбензидина (ТМБ) кислородом воздуха при облучении видимым светом в присутствии трис-(2,2'-бипиридилата) рутения(II) (Ru(bipy)32+) в качестве фотосенсибилизатора. Фотоокисление пирогаллола «А» селективно ингибируется бензоат-ионом при рН 9–11. На скорость реакции не влияют другие карбоновые кислоты, влияют короткоцепочечные алифатические амины и ионы переходных металлов. Разработана методика полуколичественного определения бензоата на бумажной хроматограмме. В качестве реагента для проявления используют раствор пирогаллола А и фотосенсибилизатора; после опрыскивания которым хроматограмму облучают лампой накаливания. Бензоат детектируется как светлое пятно c Rf ~ 0.3 на коричневом фоне. Измерение интенсивности отражения пятна на рефлектометре позволяет определять 1·10–5–0.01 M бензоата с точностью пол-порядка. Проведено определение бензоата в напитках на уровне 10–4–10–3 М, в качестве метода сравнения использован капиллярный электрофорез.

 

Л.Ю.Беляева, А.Ф.Прохорова, М.К.Беклемишев. Определение бензоат-иона методом бумажной хроматографии с детектированием по ингибирующему действию в реакции фотосенсибилизи­рованного автоокисления пирогаллола "А" // Ж. аналит. химии. 2010. Т. 65.

 

 

Изучено окисление 2,2'-азино-бис(3-этил-бензтиазолин-6-сульфокислоты) (ABTS) периодатом, в том чилсе – в фотохимическом варианте в присутствии Ru(bipy)32+ в качестве фотосенсибилизатора. Обнаружено ингибирующее действие Cd(II), Ni(II), L-цистеина, кверцетина и ускоряющее действие Mn(II), Ni(DMG)2 (DMG – диметилглиоксимат) и диэтиламина на скорость реакции ABTS – периодат. Показано, что по набору влияющих соединений темновая реакция ABTS – периодат аналогична реакции ТМВ – периодат. Металлы, влияющие в реакции ТМБ – IO4– (Cd(II), Ni(II) и Mn(II)), не оказывают влияния на скорость фотореакции ABTS – IO4–. Таким образом, фотохимический вариант индикаторной реакции оказывается селективным по отношению к органическим соединениям; наибольшее ингибирующее действие оказывают кверцетин (10–7 М) и L-цистеин (10–6 М).


 

Результаты прошлых лет


Заложены основы нового сорбционно-кинетического метода анализа, основанного на проведении индикаторных реакций на поверхности носителей. Сочетание сорбционного концентрирования аналитов с их определением непосредственно на носителе предложено использовать как общий подход к повышению селективности и чувствительности кинетических методов анализа. Предложен ряд новых индикаторных реакций для определения органических и аналитов и ионов металлов. Показана возможность определения кинетическим методом аналитов в принимающей фазе и мембране после концентрирования с использованием трековых мембран. Разработаны кинетические методы определения синтетических водорастворимых полимеров. 

 

 

 

 

Конструктор сайтов
Nethouse