Электроаналитические свойства немодифицированных и модифицированных твердоконтактных потенциометрических β-лактамных сенсоров в водных и биологических средах

Проведено сравнительное исследование электроаналитических свойств твердоконтактных сенсоров (трубчатых и планарных) в растворах цефуроксима (Cefur), цефотаксима (Ceftx), цефиксима (Cefix) и амоксициллина (Amox). В качестве электродноактивных компонентов (ЭАК) использованы ассоциаты тетраалкиламмония — тетрадециламмония (ТДА) и диметилдистеариламмония (ДМДСА) — с комплексными соединениями серебра (I) и β-лактамных антибиотиков — [Ag(β-lac)₂]ТАА; модификаторы — ZnO, полианилин, нанотрубки полианилина. Исследуемые сенсоры на основе [Ag(Cefur)₂]ТДА и [Ag(Amox)₂]ДМДСА в растворах цефотаксима, цефуроксима, цефиксима, амоксициллина характеризуются небольшим временем отклика: для трубчатых немодифицированных — 20 – 25 с, модифицированных — 12 – 17 с; для планарных немодифицированных — 20 – 25 с, модифицированных — 10 – 15 с. Линейный диапазон электродных функций в растворах антибиотиков — 1 · 10^–4 – 1 · 10^–2 моль/л, предел обнаружения составляет 2,5 · 10^–5 – 8,9 · 10^–5 моль/л для немодифицированных и 5,6 · 10^–6 – 7,5 · 10^–5 моль/л для модифицированных, для планарных — 4,2 · 10^–5 – 7,2 · 10^–5 моль/л. Дрейф потенциала составляет 8 – 12 мВ/сут для немодифицированных и 5 – 7 мВ/сут для модифицированных планарных сенсоров; срок службы — 1,5 – 2 мес. Преимуществом планарных сенсоров является их использование для проведения определения в микрообъемах проб, что актуально в анализе биологических сред. Показано применение твердоконтактных сенсоров для определения исследуемых антибиотиков в модельных водных растворах, лекарственных препаратах, ротовой жидкости при различных инфекционных заболеваниях.

1. Яковлев С. В., Довгань Е. В. Аспекты эффективности антибиотиков / Справ. поликлинич. врача. 2014. № 6. С. 4 – 5.

2. Кулапина О. И., Кулапина Е. Г. Антибактериальная терапия. Современные методы определения антибиотиков в лекарственных и биологических средах. — Саратов: Саратовский источник, 2015. — 91 с.

3. Машковский М. Д. Лекарственные средства. — М.: Новая волна, 2020. — 1216 с.

4. Кормош Ж. А., Матвийчук О. Ю., Антал И. П., Базель Я. Р. Сенсоры на основе одно- и двухслойных пластифицированных мембран для потенциометрического определения мефенаминовой и фенилантраниловой кислот / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 6. С. 553 – 562. DOI: 10.31857/S0044450220060134

5. Зубеня Н. В., Кормош Ж. А., Хмеляр И. М., Садовник О. В. Определение левамизола с использованием ионоселективного электрода / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 3. С. 20 – 23. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-3-20-23

6. Зиятдинова Г. К., Гусс Е. В., Морозова Е. В., Будников Г. К. Электрод на основе электрополимеризованного желтого «солнечного заката» для одновременного вольтамперометрического определения хлорогеновой и феруловой кислот / Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 3. С. 268 – 278. DOI: 10.31857/S0044450221030166

7. Makarova N. M., Kulapina E. G. New potentiometric screen-printed sensors for determination of homologous sodium alkylsulfates / Sens. Actuators, B. 2015. Vol. 210. P. 817 – 824. DOI: 10.1016/j.snb.2014.12.128

8. Макарова Н. М., Кулапина Е. Г. Планарные потенциометрические сенсоры на основе углеродных материалов для определения додецилсульфата натрия / Электрохимия. 2015. Т. 51. № 7. С. 757 – 764. DOI: 10.7868/S0424857015070038

9. Qian L., Thiruppathi A. R., Elmandy R., et al. Graphene-oxide-based electrochemical sensors for the sensitive detection of pharmaceutical drug naproxen / Sensors. 2020. Vol. 20. N 5. P. 1252. DOI: 10.3390/s20051252

10. Urbanowicz M., Sadowska K., Pijanowska D., et al. Potentiometric solid-contact ion-selective electrode for determination of thiocyanate in human saliva / Sensors. 2020. Vol. 20. N 10. P. 2817. DOI: 10.3390/s20102817

11. Шайдарова Л. Г., Челнокова И. А., Лексина Ю. А. и др. Использование двойного планарного электрода с наночастицами палладия для проточно-инжекционного амперометрического определения дофамина и адреналина / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 8. С. 736 – 742. DOI: 10.31857/S0044450220080137

12. Кулапина Е. Г., Кулапина О. И., Анкина В. Д. Планарные потенциометрические сенсоры на основе углеродных материалов для определения цефотаксима и цефуроксима / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 2. С. 145 – 152. DOI: 10.31857/S0044450220020115

13. Vidotti M., Torresi S. C., Kubota L. T. Electrochemical oxidation of glycine by doped nickel hydroxide modified electrode / Sens. Actuators, B. 2008. Vol. 135. N 1. P. 245 – 249. DOI: 10.1016/j.snb.2008.08.007

14. Перевалов В. П., Винокуров Е. Г., Зуев К. В. и др. Модифицирование и применение фталоцианинатов металлов в гетерогенных системах / Физикохим. поверхности и защита матер. 2017. Т. 53. № 2. С. 115 – 131. DOI: 10.7868/S0044185617020188

15. Гусс Е. В., Зиятдинова Г. К., Жупанова А. С., Будников Г. К. Вольтамперометрическое определение кверцетина и рутина при совместном присутствии на электроде, модифицированном политимолфталеином / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 4. С. 348 – 359. DOI: 10.31857/S0044450220040064

16. Холмогорова А. С., Свинцова Е. А., Неудачина Л. К. и др. Потенциометрическое определение палладия (II) в водных растворах с применением модифицированного угольно-пастового электрода / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 5. С. 466 – 472. DOI: 10.31857/S0044450220050072

17. Li C., Zhao T., Wei Q., et al. The effect of heat treatment time on the carbon-coated nickel nanoparticles modified boron-doped diamond composite electrode for non-enzymatic glucose sensing / J. Electroanal. Chem. 2019. Vol. 841. P. 148 – 157. DOI: 10.1016/j.jelechem.2019.04/023

18. Зильберг Р. А., Майстренко В. Н., Кабирова Л. Р. и др. Хиральный вольтамперометрический сенсор на основе модифицированного циануровой кислотой пастового электрода для распознавания и определения энантиомеров тирозина / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 1. С. 80 – 91. DOI: 10.31857/S0044450220010181

19. Медянцева Э. П., Брусницын Д. В., Газизуллина Э. Р. и др. Гибридные нанокомпозиты как модификаторы электродов амперометрических иммуносенсоров при определении амитриптилина / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 4. С. 360 – 367. DOI: 10.31857/S0044450220040118

20. Erkmen C., Palabiyik B. B., Uslu B. Sensitive electrochemical determination of Cefpirome in human urine using differential pulse voltammetry / Cumhuriyet Sci. J. 2021. N 42. P. 593 – 601. DOI: 10.17776/csj.900483

21. Зиятдинова Г. К., Захарова С. П., Зиганшина Э. Р., Будников Г. К. Вольтамперометрическое определение флавоноидов в лекарственном растительном сырье на электродах, модифицированных наночастицами диоксида церия и поверхностно-активными веществами / Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 8. С. 613 – 623. DOI: 10.1134/S0044450219080152

22. Кулапина Е. Г., Дубасова А. Е., Кулапина О. И. Модифицированные твердоконтактные сенсоры для определения цефуроксима и цефалексина в лекарственных средах и ротовой жидкости / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 9. С. 5 – 14. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-9-5-14

23. Иванов А. Е., Зубов В. П. «Умные» полимеры как поверхностные модификаторы биоаналитических устройств и биоматериалов: теория и практика / Успехи химии. 2016. Т. 85. № 6. С. 565 – 584.

24. Кононенко Н. А., Лоза Н. В., Андреева М. А. и др. Влияние электрического поля при химическом синтезе полианилина на поверхности гетерогенных сульфокатионных мембран на их структуру и свойства / Мембраны и мембр. технол. 2019. Т. 9. № 4. С. 266 – 276. DOI: 10.1134/S2517751619040036

25. Bhadra S., Khastgir D., Singha N. K., Lee J. H. Progress in preparation, processing and applications of polyaniline / Prog. Polym. Sci. 2009. Vol. 34. N 8. P. 783 – 810. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2009.04.003

26. Jain S., Samui A. B., Patri M., et al. FEP / polyaniline based multilayered chlorine sensor / Sens. Actuators B. 2005. Vol. 106. N 2. P. 609 – 613. DOI: 10.1016/j.snb.2004.07.025

27. Лоза Н. В., Кутенко Н. А., Кононенко Н. А. Исследование анизотропных композитов на основе анионообменных мембран и полианилина методом вольтамперометрии / Мембраны и мембр. технол. 2021. Т. 11. № 3. С. 185 – 193. DOI: 10.1134/S2218117221030056

28. Chauhan N., Balayan S., Gupta S., et al. Enzyme-based sensing on nanohybrid film coated over FTO electrode for highly sensitive detection of antibiotics / Bioprocess Biosyst. Eng. 2021. Vol. 44. N 12. P. 2469 – 2479. DOI: 10.1007/s00449-021-02618-3

29. Shahrokhian S., Hosseini-Nassaba N., Ghalkhaniac M. Construction of Pt nanoparticle-decorated graphene nanosheets and carbon nanospheres nanocomposite-modified electrodes: application to ultrasensitive electrochemical determination of cefepime / RSC Adv. 2014. Vol. 4. N 15. P. 7786 – 7794. DOI: 10.1039/C3RA44309D

30. Dehghani M., Nasirizadeh N., Yazdanshenas M. E. Determination of cefixime using a novel electrochemical sensor produced with gold nanowires/graphene oxide/ electropolymerized molecular imprinted polymer / Mater. Sci. Eng., C. 2019. Vol. 96. P. 654 – 660. DOI: 10.1016/j.msec.2018.12.002

31. Balooei M., Raoof J. B., Chekin F., Ojani R. Novel sensor based on 3-mercaptopropyltrimethoxysilane functionalized carbon nanotubes modified glassy carbon electrode for electrochemical determination of cefixime / Anal. Bioanal. Electrochem. 2017. Vol. 9. N 3. P. 266 – 276.

32. Ganjali M. R., Naji L., Poursaberi T., et al. Ytterbium(III)-selective membrane electrode based on cefixime / Anal. Chim. Acta. 2003. Vol. 475. N 1 – 2. P. 59 – 66. DOI: 10.1016/S0003-2670(02)01226-6

33. Karimian N., Gholivand M. B., Malekzadeh Gh. Cefixime detection by a novel electrochemical sensor based on glassy carbon electrode modified with surface imprinted polymer / multiwall carbon nanotubes / J. Electroanal. Chem. 2016. Vol. 771. P. 64 – 72. DOI: 10.1016/j.ielechem.2016.03.042

34. Будников Г. К., Евтюгин Г. А., Майстренко В. Н. Модифицированные электроды для вольтамперометрии в химии, биологии, медицине. — М.: Бином, 2010. — 416 с.

35. Савинов С. С., Анисимов А. А. Влияние условий отбора образцов слюны человека на результаты определения макро- и микроэлементов / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 4. С. 327 – 332. DOI: 10.31857/S0044450220040143