Определение антибиотиков в жидкостях амперометрическим сенсором, модифицированным молекулярно-импринтированным полимером

Созданы амперометрические сенсоры, покрытые молекулярно-импринтированным полимером (МИП), для определения цефазолина натрия (Cef), неомицина сульфата (Neo) и сульфаниламида (Sulf) в жидких средах с пределами обнаружения 1,5 · 10^–6, 7,2 · 10^–6 и 4,7 · 10^–6 г/дм³ соответственно, что ниже предельно допустимых концентраций антибиотиков. Относительное стандартное отклонение составляет менее 4 %, что указывает на высокую точность определения. Высокие значения импринтинг-фактора (IF) 5,8 – 6,3 для целевых и низкие (<1,3) для других антибиотиков свидетельствуют о селективности сенсоров по отношению к данным аналитам. Правильность и точность определения с использованием сенсоров МИП-Cef, МИП-Neo и МИП-Sulf оценили при анализе модельных растворов методом «введено – найдено» (S_r не превышало 5 %) и референтными методами спектрофотометрии и ВЭЖХ. Статистический анализ в соответствии с F- и t-критериями не выявил значимых расхождений результатов, подтвердив надежность метода. Отсутствие влияния других антибиотиков на результаты определения Cef, Neo и Sulf с использованием МИП-сенсоров доказано путем анализа модельных смесей, содержащих цефотаксим и цефтриаксон натрия, а также сульфат стрептомицина. Созданные МИП-сенсоры апробированы при анализе коровьего молока: во всех исследованных образцах антибиотики (Cef, Neo и Sulf) не обнаружены. Разработанные МИП-сенсоры обладают высокой чувствительностью, селективностью и точностью, что делает их перспективными для мониторинга содержания антибиотиков в воде и пищевых продуктах.

1. Uddin T. M., Chakraborty A. J., Khusro A., et al. Antibiotic resistance in microbes: history, mechanisms, therapeutic strategies and future prospects / J. Infect. Public Health. 2021. Vol. 14. No. 12. P. 1750 – 1766. DOI: 10.1016/j.jiph.2021.10.020

2. Pancu D. F., Scurtu A., Macasoi I. G., et al. Antibiotics: conventional therapy and natural compounds with antibacterial activity — a pharmaco-toxicological screening / Antibiotics. 2021. Vol. 10. No. 4. 401. DOI: 10.3390/antibiotics10040401

3. Muteeb G., Rehman M. T., Shahwan M., et al. Origin of antibiotics and antibiotic resistance, and their impacts on drug development: a narrative review / Pharmaceuticals. 2023. Vol. 16. No. 11. 1615. DOI: 10.3390/ph16111615

4. Majdinasab M., Mishra R. K., Tang X., et al. Detection of antibiotics in food: new achievements in the development of biosensors / TrAC, Trends Anal. Chem. 2020. Vol. 127. 115883. DOI: 10.1016/j.trac.2020.115883

5. Rahman M. S., Hassan M. M., Chowdhury S. Determination of antibiotic residues in milk and assessment of human health risk in Bangladesh / Heliyon. 2021. Vol. 7. No. 8. e07739. DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e07739

6. Dawadi S., Thapa R., Modi B., et al. Technological advancements for the detection of antibiotics in food products / Processes. 2021. Vol. 9. No. 9. 1500. DOI: 10.3390/pr9091500

7. Tasci F., Canbay H. S., Doganturk M. Determination of antibiotics and their metabolites in milk by liquid chromatography-tandem mass spectrometry method / Food Control. 2021. Vol. 127. 108147. DOI: 10.1016/j.foodcont.2021.108147

8. Кетруш Е. Ф., Мурсалов Р. К., Силаев Д. В. и др. Спектрофотометрическое определение некоторых β-лактамных антибиотиков в их бинарных смесях с использованием метода проекций на латентные структуры / Изв. Саратовского ун-та. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023. Т. 23. № 4. С. 392 – 403. DOI: 10.18500/1816-9775-2023-23-4-392-403

9. Labuzova Y. Y. Voltammetric determination of cefotaxime using potassium peroxomonosulfate / News Pharm. 2015. Vol. 1. No. 81. P. 21 – 24. DOI: 10.24959/nphj.15.1994

10. Bailón-Pérez M. I., García-Campaña A. M., Cruces-Blanco C., et al. Trace determination of beta-lactam antibiotics in environmental aqueous samples using off-line and on-line preconcentration in capillary electrophoresis / J. Chromatogr. A. 2008. Vol. 1185. No. 2. P. 273 – 280. DOI: 10.1016/j.chroma.2007.12.088

11. Alam M. W., Bhat S. I., Qahtani H. S., et al. Recent progress, challenges, and trends in polymer-based sensors: a review / Polymers. 2022. Vol. 14. No. 11. 2164. DOI: 10.3390/polym14112164

12. Carballido L., Karbowiak T., Cayot P., et al. Applications of molecularly imprinted polymers and perspectives for their use as food quality trackers / Chem. 2022. Vol. 8. No. 9. P. 2330 – 2341. DOI: 10.1016/j.chempr.2022.05.021

13. Kadhem A. J., Gentile G. J., Cortalezzi M. M. F. Molecularly imprinted polymers (MIPs) in sensors for environmental and biomedical applications: a review / Molecules. 2021. Vol. 26. No. 20. 6233. DOI: 10.3390/molecules26206233

14. Akgönüllü S., Kılıç S., Esen C., et al. Molecularly imprinted polymer-based sensors for protein detection / Polymers. 2023. Vol. 15. No. 3. 629. DOI: 10.3390/polym15030629

15. Li Y., Luo L., Kong Y., et al. Recent advances in molecularly imprinted polymer-based electrochemical sensors / Biosens. Bioelectron. 2024. Vol. 249. 116018. DOI: 10.1016/j.bios.2024.116018

16. Bedair A., Hamed M., Hassab M. E., et al. Dummy template molecularly imprinted polymer-based sensors in analytical and bioanalytical applications / Talanta Open. 2025. Vol. 11. 100431. DOI: 10.1016/j.talo.2025.100431

17. Leibl N., Haupt K., Gonzato C., et al. Molecularly imprinted polymers for chemical sensing: a tutorial review / Chemosensors. 2021. Vol. 9. No. 6. 123. DOI: 10.3390/chemosensors9060123

18. Hasan N., Sher N., Siddiqui F. A., et al. Novel HPLC method for quantitative determination of cefazolin sodium in pharmaceutical formulations / Res. Rep. Med. Chem. 2013. Vol. 3. P. 21 – 28. DOI: 10.2147/rrmc.s43254

19. Al-Abbasi M., Mohammed N., Al-Bayati Y. Determination of neomycin sulphate (NS) based on molecularly imprinted polymers (MIPS) solid-phase used (2-hydroxy ethyl methacrylate, acrylamide) functional monomers / Int. J. Drug Delivery Technol. 2021. Vol. 11. No. 2. P. 269 – 273. DOI: 10.25258/ijddt.11.2.5

20. Гулий О. И., Бунин В. Д., Ларионова О. С. и др. Определения чувствительности микробных клеток к сульфаниламидным препаратам методом электрооптического анализа / Антибиотики и химиотерапия. 2015. Т. 60. № 3 – 4. С. 14 – 19.

21. Фам Тхи Гам, Фам Тхи Бик Нгок, Зяблов А. Н. Оценка некоторых структурных характеристик пленок с молекулярными отпечатками антибиотиков / Сорбционные и хроматографические процессы. 2024. Т. 24. № 6. С. 1031 – 1035. DOI: 10.17308/sorpchrom.2024.24/12590

22. Зяблов А. Н., Хальзова С. А., Селеменев В. Ф. Сорбция красных пищевых красителей полимерами с молекулярными отпечатками / Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2017. Т. 60. № 7. С. 42 – 47. DOI: 10.6060/tcct.2017607.5595

23. Као Ньят Линь, Зяблов А. Н., Дуванова О. В. и др. Сорбция карбоновых кислот молекулярно-импринтированными полимерами / Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2020. Т. 63. № 2. С. 71 – 76. DOI: 10.6060/ivkkt.20206302.6071

24. Ву Хоанг Иен, Косинков А. А., Данковцева А. Г. и др. Сорбция консервантов молекулярно-импринтированными полимерами / Сорбционные и хроматографические процессы. 2023. Т. 23. № 1. С. 56 – 61. DOI: 10.17308/sorpchrom.2023.23/10993

25. Ву Хоанг Иен, Зяблов А. Н. Применение МИП-сенсоров для определения консервантов в безалкогольных напитках / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 8. С. 10 – 16. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-8-10-16

26. Као Ньят Линь, Дуванова О. В., Зяблов А. Н. Применение полимера с молекулярными отпечатками на основе полиимида в качестве селективного покрытия пьезосенсора для определения олеиновой кислоты в маслах / Аналитика и контроль. 2019. Т. 23. № 1. С. 120 – 126. DOI: 10.15826/analitika.2019.23.1.006

27. Као Ньят Линь, Дуванова О. В., Никитина С. Ю. и др. Применение пьезосенсоров для определения карбоновых кислот в промежуточных продуктах производства пищевого этанола / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 4. С. 11 – 16. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-4-11-16

28. Ahmed S., Anwar N., Sheraz M. A., et al. Validation of a stability-indicating spectrometric method for the determination of sulfacetamide sodium in pure form and ophthalmic preparations / J. Pharm. BioAllied Sci. 2017. Vol. 9. No. 2. P. 126 – 134. DOI: 10.4103/jpbs.jpbs_184_16

29. Jain S., Sharma D. M., Chaudhury P. K. Qualitative analysis of neomycin in virtue of HPLC estimation / REDVET — Revista electrónica de Veterinaria. 2024. Vol. 25. No. 1. DOI: 10.13140/rg.2.2.23325.73443