Модифицированные планарные сенсоры для определения цефепима

Разработаны планарные screen-printed потенциометрические сенсоры, чувствительные к цефалоспориновому антибиотику четвертого поколения — цефепиму. Цефепим — амфотерный антибиотик с карбоксильной и аминотиазольной группами, существующий в виде катиона в сильнокислой, цвиттер-иона — в слабокислой и нейтральной, аниона — в щелочной среде. Установлен интервал рН = 1,5 - 2,0 получения катионных электродных функций для определения цефепима. В качестве электродно-активньгх компонентов (ЭАК) использованы ассоциаты цефепим-тетрафенилборат; оптимальное содержание ЭАК для планарных сенсоров — 2 - 3 %. Интервалы линейности электродных функций — 1 • 10^-5 - 1 • 10^-2 моль/л, угловые коэффициенты — 50 ± 2 мВ/рС, время отклика — 20 с для немодифицированных сенсоров. Показана роль модификатора — наночастиц ZnO — в улучшении электроаналитических свойств сенсоров. Введение в углеродсодержащие чернила бинарной смеси оксида цинка и хлорида цетилпиридиния приводит к снижению предела обнаружения цефепима (1 • 10^-6 моль/л), увеличению углового коэффициента (58 ± 1 мВ/рС) и интервала линейности электродных функций (1 • 10^-6 - 1 • 10^-2 моль/л), время отклика сенсора — 17 с. Использование ПАВ в качестве сомодификатора электродной поверхности приводит к стабилизации дисперсии наночастиц. Показано применение модифицированных screen-printed сенсоров для определения цефепима в лекарственных и биологических средах, в частности, в слюне.

1. 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. E 2469 - 2479. DOI:10.1007/s00449-021-02618-3

2. 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. E 7786 - 7794. DOI:10.1039/c3ra44309d

3. Erkmen C, Palabiyik В. В., Uslu B. Sensitive electrochemical determination of Cefpirome in human urine using differential pulse voltammetry / CSJ. 2021. Vol. 42. N 3. E 593 - 601. DOI:10.17776/csj.900483

4. Кулапин а E. Г., Кулапин а О. И., Каренк о В. А. Потенциометрические сенсоры для определения цефепима в водных и биологических средах / Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Химия. Биология. Экология. 2016. Т. 16. № 2. С. 138 - 143. DOI:10.18500/1816-9775-2016-16-2-138-143

5. Papanna R. К., Krishnegowda J. В., Nagaraja P. Spectrophotometric method for the determination of cefepime, cefazolin sodium and cefalothin sodium in pure and pharmaceutical dosage forms by using ninhydrin / Int. J. Pharm. Pharm. Sci. 2015. Vol. 7. N 5. E 194 - 199.

6. Hashim H. J., Abood N. K., Nief O. A. Spectroscopic estimation of cefepime by using batch, cloud point extraction and flow injection analysis methods / Egypt. J. Chem. 2021. Vol. 64. N 12. E 6971 - 6800. DOI:10.21608/ejchem.2021.62847.3440

7. Farid N. E, Abdelwahab N. S. New ecological method for determination of different jl-lactams: application to real human plasma samples / RSC Adv. 2019. Vol. 9. N 34. E 19539 - 19548. DOI:10.1039/C9RA02671A

8. Abdel-Aziz H., Tolba M. M., El-Enany N., et al. Green and sensitive spectrofluorimetric method for the determination of two cephalosporins in dosage forms / R. Soc. Open Sci. 2021. Vol. 8. N 8. E 210329 - 210342. DOI:10.1098/rsos.210329

9. Huang Y., Zhang Y., Yan Z., Liao S. Assay of ceftazidime and cefepime based on fluorescence quenching of carbon quantum dots / Lumenescence. 2015. Vol. 30. N 7. E 1133 - 1139. DOI:10.1002/bio.2871

10. Derayea S. M., Hytham M. A., Abdelmageed О. H., Haredy A. M. New valid spectrofluorimetric method for determination of selected cephalosporins in different pharmaceutical formulations using safranin as fluorophore / Spectrochim. Acta, Part A. 2016. Vol. 153. E 655 - 660. DOI:10.1016/j.saa.2015.10.001

11. El-Hamd M. A., Alia R., Haredy A. M., et al. Application of Hantzsch reaction as a new method for spectrofluorimetric determination of some cephalosporins / J. Appl. Pharm. Sci. 2017. Vol. 7. N 2. E 147 - 155. DOI:10.7324/JAPS.2017.70220

12. Legrand Т., Vodovar D., Tournier N., et al. Simultaneous Determination of Eight fl-Lactam Antibiotics, Amoxicillin, Cefazolin, Cefepime, Cefotaxime, Ceftazidime, Cloxacillin, Oxacillin, and Piperacillin, in Human Plasma by Using Ultra-HighPerformance Liquid Chromatography with Ultraviolet Detection / Antimicrob. Agents Chemother. 2016. Vol. 60. N 8. P 4734-4742. DOI:10.1128/AAC.00176-16

13. Rehm S., Rentsch K. HILIC LC-MS/MS method for the quantification of cefepime, imipenem and meropenem / J. Pharm. Biomed. Anal. 2020. Vol. 186. E 113289 - 113296. DOI:10.1016/j.jpba.2020.113289

14. Dabrowska M., Opoka W., Starek M. Determination of cefuroxime axetil and cefepime in biological materials by thin-layer chromatography — densitometry / J. Planar Chromatogr. 2017. Vol. 30. N 4. E 291 - 298. DOI:10.1556/1006.2017.30.4.9

15. Bjergum M. W., Barreto E. E, Scheetz M. H., et al. Stability and validation of a high-throughput LC-MS/MS method for the quantification of cefepime, meropenem, and piperacillin and tazobactam in Serum / J. Appl. Lab. Med. 2021. Vol. 6. N 5. P 1202 - 1212. DOI:10.1093/jalm/jfab036

16. Bellouard R., Deslandes G., Morival C., et al. Simultaneous determination of eight fj-lactam antibiotics in human plasma and cerebrospinal fluid by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry / J. Pharm. Biomed. Anal. 2020. Vol. 178. E 112904-112912. DOI:10.1016/j.jpba.2019.112904

17. Moorthy G. S., Vedar C., Zane N. R., et al. Development and validation of a volumetric absorptive microsampling-liquid chromatography mass spectrometry method for the analysis of cefepime in human whole blood: Application to pediatric pharmacokinetic study / J. Pharm. Biomed. Anal. 2020. Vol. 179. N 3. E 113002 - 113033. DOI:10.1016/j.jpba.2019.113002

18. Kummer M., Sestakova N., Theurillat R., Thormann W. Monitoring of cefepime in urine by micellar electrokinetic capillary chromatography with UV detection and liquid chromatography coupled to mass spectrometry / J. Sep. Sci. 2018. Vol. 41. N 21. E 4067 - 4074. DOI:10.1002/jssc.201800763

19. Al-Attas A., Nasr J. J., El-Enany N., Belal F. A green capillary zone electrophoresis method for the simultaneous determination of piperacillin, tazobactam and cefepime in pharmaceutical formulations and human plasma / Biomed. Chromatogr. 2015. Vol. 29. N 12. E 1811 - 1818. DOI:10.1002/bmc.3500

20. Saviano M. A., Lourenco F. R. Rapid microbiological methods (RMMs) for evaluating the activity of cephalosporin antibiotics employing triphenyltetrazolium chloride / Talanta. 2018. Vol. 185. E 520 - 527. DOI:10.1016/j.talanta.2018.04.020

21. Кулапин а E. Г., Кулапин а О. И., Анкин а В. Д. Планарные потенциометрические сенсоры на основе углеродных материалов для определения цефотаксима и цефуроксима / Жури, аналит. химии. 2020. Т. 75. № 2. С. 145 - 152. DOI:10.31857/S0044450220020115

22. Ali R., Ali Н. R., Batakoushy Н. A., et al. A reductant colorimetric method for the rapid detection of certain cephalosporins via the production of gold and silver nanoparticles / Microchem. J. 2019. Vol. 146. E 864 - 871. DOI:10.1016/j.microc.2019.02.023

23. Кулапин а E. Г., Тютликов а M. С , Кулапин а О. И., Дубасова А. Е. Твердоконтактные потенциометрические сенсоры для определения некоторых цефалоспориновых антибиотиков в лекарственных препаратах и ротовой жидкости / Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 7. С. 63 - 70. DOI:10.1134/S0044450219070156

24. Кулапин а Е. Г., Кулапин а О. И., Чердаков а Е. Н., Анкин а В. Д. Потенциометрические сенсоры, чувствительные к некоторым цефалоспориновым антибиотикам: свойства, применение / Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77. № 8. С. 721 - 733. DOI:10.31857/S004440222080059

25. Pavon Е., Martin-Rodriguez R., Perdigon A., Alba М. D. New trends in nanoclay-modified sensors / Inorganics. 2021. Vol. 9. N 6. E 43 - 66. DOI:10.3390/inorganics9060043

26. Ayad M. E, Trabik Y. A., Abdelrahman M. H., et al. Fotentiometric carbon quantum dots-based screen-printed arrays for nano-tracing gemifloxacin as a model fluoroquinolone implicated in antimicrobial resistance / Chemosensors. 2020. Vol. 9. N 8. E 8 - 24. DOI:10.3390/chemosensors9010008

27. Shawky A. M., El-Tohamy M. F. Highly functionalized modified metal oxides polymeric sensors for potentiometric determination of letrozole in commercial oral tablets and biosamples / Folymers. 2021. Vol. 13. N 9. E 1384 - 1401. DOI:10.3390/polyml3091384

28. Govindasamy M., Kumaravel S., Ramalingam R. J., et al. Facile synthesis of copper sulfide decorated reduced graphene oxide nanocomposite for high sensitive detection of toxic antibiotic in milk / Ultrason. Sonochem. 2019. Vol. 52. E 382 - 390. DOI:10.1016/j.ultsonch.2018.12.015

29. Shabani R., Rizi Z. L., Moosavi R. Selective potentiometric sensor for isoniazid ultra-trace determination based on Fe 3 0 4 nanoparticles modified carbon paste electrode (Fe304 /CFE) / Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 2018. Vol. 14. N 3. E 241 - 249.

30. Veseli A., Mullallari E, Balidemaj E, et al. Electrochemical determination of erythromycin in drinking water resources by surface modified screen-printed carbon electrodes / Microchem. J. 2019. Vol. 148. E 412 - 418. DOI:10.1016/j.microc.2019.04.086

31. Prinith N. S., Manjunatha J. G. Surfactant modified electrochemical sensor for determination of anthrone — a cyclic voltammetry / Mater. Sci. Technol. 2019. Vol. 2. N 3. E 408 - 416. DOI:10.1016/j.mset.2019.05.004

32. Ziyatdinova G., Ziganshina E., Budnikov H. Electrooxidation of morin on glassy carbon electrode modified by carboxylated single-walled carbon nanotubes and surfactants / Electrochim. Acta. 2014. Vol. 145. E 209 - 216. DOI:10.1016/j.electacta.2014.08.062

33. Digua K., Kauffmann J. M., Delplancke J. L. Surfactant modified carbon paste electrode: Fart 1: Electrochemical and microscopic characterization / Electroanalysis. 1994. Vol. 6. N 5 - 6. E 451 - 458. DOI:10.1002/elan.ll40060515

34. Ali T. A., Abd-Elaal A. A., Mohamed G. G. Screen printed ion selective electrodes based on self-assembled thiol surfactant-gold-nanoparticles for determination of Cu (II) in different water samples / Microchem. J. 2021. Vol. 160. 105693. DOI:10.1016/j.microc.2020.105693

35. Ali T. A., Al-Sabagh A. Synthesis of thiol amine surfactant for sensor fabrication to determine chromium (III) ions in different water samples / Egypt. J. Chem. 2020. Vol. 64. N 1. E 177 - 185. DOI:10.21608/ejchem.2020.37861.2780

36. Зиятдинов а Г. К., Ромашкин а С. А., Зиганшин а Э. Р., Буднико в Г. К. Вольтамперометрическое определение тимола на электроде, модифицированном соиммобилизованными карбоксилированными многостенными углеродными нанотрубками и поверхностно-активными веществами / Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. № 1. С. 52 - 59. DOI:10.7868/S0044450218010073

37. Зиятдинов а Г. К., Буднико в Г. К. Вольтамперометрическое определение татразина на электроде, модифицированном наночастицами диоксида церия и цетилтрифенилфосфоний бромидом / Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77. № 6. С. 514-521. DOI:10.31857/S0044450222060202

38. Машковски й М. Д. Лекарственные средства. — М.: Новая Волна, 2021. — 1216 с.

39. Алексеев В. Г. Бионеорганическая химия пенициллинов и цефалоспоринов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2009. — 104 с.

40. Марьяно в Б. М. Метод линеаризации в инструментальной титриметрии. — Томск: Изд-во Томского ун-та, 2001. — 158 с.

41. Белюсти н А. А. Потенциометрия: физико-химические основы и применения. — СПб.: Лань, 2015. — 336 с.

42. Teubl В. J., Stojkovic В., Docter D., et al. The effect of saliva on the fate of nanoparticles / Clin. Oral Invest. 2018. Vol. 22. N 2. E 929 - 940. DOI:10.1007/s00784-017-2172-5

43. Савино в С. С , Анисимо в А. А. Влияние условий отбора образцов слюны человека на результаты определения макрои микроэлементов / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 4. С. 327-332. DOI:10.31857/S0044450220040143