Способ определения аминокислоты фенилаланин в водных растворах пьезосенсором, модифицированным полимером с молекулярным отпечатком

Авторы патента:

G01N31 - Исследование или анализ небиологических материалов химическими способами, упомянутыми в подгруппах данной группы (определение эффективности или завершенности процессов стерилизации без использования ферментов или микроорганизмов A61L 2/28; способы измерения или испытания с использованием ферментов или микроорганизмов C12Q 1/00); приборы, специально предназначенные для осуществления этих способов

G01N27/12 - твердого тела в зависимости от абсорбции текучей среды, твердого тела; в зависимости от реакции с текучей средой

Владельцы патента RU 2408012:

Никитская Людмила Михайловна (RU)

Изобретение относится к химии и может использоваться в клинической и лабораторной диагностике физиологически активных веществ, материалов, контроле качества продукции химической и пищевой промышленности. Способ включает отбор проб, модификацию поверхности пьезосенсора нанесением хроматографическим микрошприцем молекулярно импринтированных полимеров коллоксилин + фенилаланин, или полиамидокислота + фенилаланин на пьезосенсор в виде резонатора АТ-среза с номинальной резонансной частотой 2,5 МГц в таком количестве, чтобы после удаления растворителя масса пленки составляла 1,0-2,0 мкг, помещение пьезосенсора на 24 часа в дистиллированную воду для удаления молекулы-шаблона фенилаланина с последующим помещением его в ячейку детектирования на 3-7 мин для стабилизации нулевого сигнала, ввод пробы водного раствора аминокислоты фенилаланин в ячейку детектирования с последующим детектированием путем регистрации аналитического сигнала частотомером в виде резонансной частоты пьезосенсора и оценки относительного сдвига частоты пьезосенсора. Достигается упрощение аппаратурного оформления, сокращение количества используемых химических реагентов, повышение селективности, увеличение показателей кислото- и термостойкости. 1 табл.

Наиболее близким к заявляемому устройству является пьезосенсор с серебряными электродами на основе молекулярных отпечатков, используемый как иммуносенсор для проточно-инжекционного определения высоко- и низкомолекулярных органических соединений [Калмыкова Е.Н., Ермолаева Т.Н., Еремин С.А. Разработка проточно-инжекционного анализа высоко- и низкомолекулярных соединений. Вестник МГУ Химия.- 2006 №20]. Установка для проточно-инжекционного анализа состоит из перистальтического насоса "Gilson", дозатора, проточной ячейки детектирования объемом 15-20 мкл, включающей серийно выпускаемые отечественные пьезокварцевые сенсоры AT-среза с серебряными электродами диаметром 8 мм и собственной частотой колебаний 8-10 МГц, на поверхности которых иммобилизуют иммунореагенты. Сенсоры контактируют одной стороной с анализируемой жидкой фазой. Силиконовые трубки диаметром 0,16 мм соединяют микроячейку с перистальтическим насосом и дозатором. Скорость потока жидкости составляет 30 мкл/мин. В качестве раствора-носителя используют 5-50 мМ фосфатный буфер (рН 6,8; 7,0; 7,2). Изменение частоты колебаний сенсора с интервалом в 1 минуту регистрируют частотомером.

Недостатками являются сложность аппаратурного оформления, наличие множества химических реагентов, низкая селективность, низкие показатели кислото- и термостойкости.

Целью изобретения является упрощение аппаратурного оформления, сокращение количества используемых химических реагентов, повышение селективности, увеличение показателей кислото- и термостойкости.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве поверхность пьезосенсора модифицируют полимером с молекулярным отпечатком:

коллоксилин + фенилаланин, или полиамидокислота + фенилаланин.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовка пьезосенсора к работе. При выполнении эксперимента применяли резонаторы AT-среза с номинальной резонансной частотой 2,5 МГц.

Модификация сенсоров. В качестве модификаторов поверхности электродов пьезокварцевых сенсоров используют полимер на основе коллоксилина с молекулярным отпечатком аминокислоты фенилаланин, или полиамидокислоты с молекулярным отпечатком аминокислоты фенилаланин.

Пример 1.

Получение коллоксилина с молекулярным отпечатком фенилаланина (молекулярно-импринтированного полимера на основе коллоксилина).

Получают коллоксилин согласно методике, описанной в [Е.В.Кузнецов, И.П.Прохорова, Д.А.Файзуллина. Альбом технологических схем производства полимеров и пластических масс на их основе. Издание второе, переработанное и дополненное. - М: Химия, 1976 г.].

Вводят молекулы шаблона фенилаланина. Для получения 0,5 г полимера с молекулярными отпечатками 0,045 г (точную навеску) фенилаланина растворяют в 3-5 мл дистиллированной воды, получают раствор А. Готовят смесь этанола и диэтилового эфира в соотношении 1:3 - это раствор В. В раствор В добавляют 0,3 мл раствора А, получают раствор С, при этом раствор С остается прозрачным. Коллоксилин добавляют к раствору С, перемешивают стеклянной палочкой. Образуется вязкий раствор - коллодий. Наносят полимер на пьезосенсор. Электроды пьезосенсоров модифицируют нанесением хроматографическим микрошприцем полимера с молекулярными отпечатками фенилаланина в таком количестве, чтобы после удаления растворителей масса пленки составляла 1,0-2,0 мкг. Затем сенсор помещают на 24 часа в дистиллированную воду для удаления молекулы-шаблона фенилаланина из полимера. После чего сенсор помещают в ячейку детектирования на 3-7 мин для стабилизации нулевого сигнала.

Число анализов без повторной модификации электрода пьезосенсора 10-15 измерений; время анализа, включая стадию регенерации сенсора, не более 15 мин. Данные анализа представлены в таблице 1.

Пример 2.

Получение полимера с молекулярным отпечатком фенилаланина на основе полиамидокислоты (молекулярно-импринтированного полимера на основе полиамидокислоты).

В бюкс помещают фенилаланин в количестве 0.045 г (точная навеска) и растворяют в водно-этанольно-бутанольном растворе (12:5:4). Затем в бюкс добавляют полиамидокислоту. Полученную смесь наносят на пьезосенсор с помощью хроматографического микрошприца. Для удаления молекулы-шаблона из полимера пьезосенсор помещают на 24 часа в дистиллированную воду. Затем сенсор помещают в ячейку детектирования на 3-7 мин для стабилизации нулевого сигнала.

Число анализов без повторной модификации электрода пьезосенсора 20-30 измерений; время анализа, включая стадию регенерации сенсора, не более 15 мин. Данные анализа представлены в таблице 1.

Снижение рабочей частоты колебаний пьезокварцевых сенсоров на объемно-акустических волнах рассчитывают по уравнению Зауэрбрея [Sauerbrey G.G. Messung von plattenschwingungen sehr kleiner amplitude durch lichtstrom-modulation // Z.Phys. - 1964. - Bd. 178. - S. 457-471]:

где m - масса модификатора, г; f₀ - резонансная частота пьезосенсора, МГц;

Δf - изменение частоты резонатора, Гц; А - площадь поверхности модификатора, см².

Для пьезокварцевых резонаторов с номинальной частотой колебаний 2,5 МГц отклик после модификации составил f_c≈2-6 кГц.

Детектирование осуществляют после отбора проб автоматической микропипеткой водного раствора аминокислоты фенилаланин концентраций 1·10^-2 M, 1·10^-3 M, 1·10^-4 M, 1·10^-5 M, 1·10^-6 M в ячейку детектирования и регистрируют аналитический сигнал частотомером в виде резонансной частоты сенсора. Вычисляют относительный сдвиг частоты Δf_a по уравнению:

Δf_a=f₀-f₁,

где f₀ и f₁ - частоты колебаний сенсора до и после анализа, Гц.

Таблица 1
Примеры осуществления способа с помощью пьезосенсора, модифицированного полимером с молекулярным отпечатком или коллоксилин + фенилаланин, или полиамидокислота + фенилаланин
Модификаторы электродов сенсоров	Соотношение растворителя, об. ч.	Концентрация, M	Δf, МГц
1	2	3	4
Пример 1
Полимер на основе коллоксилина с молекулярными отпечатками аминокислоты, например фенилаланина	1:3	1·10^-2	235897
		1·10^-3	196800
		1·10^-4	131049
		1·10^-5	65616
1·10^-6	35763
Пример 2
Полимер на основе полиамидокислоты с молекулярными отпечатками аминокислоты, например фенилаланина	12:5:4	1·10^-2	235760
		1·10^-3	196640
		1·10^-4	130957
		1·10^-5	65425
1·10^-6	35528

Использование предложенного способа позволяет упростить аппаратурное оформление, сократить количество используемых химических реагентов, повысить селективность, увеличить показатели кислото- и термостойкости для полиамидокислоты.

Способ определения аминокислоты фенилаланин в водных растворах пьезосенсором, модифицированным полимером с молекулярным отпечатком, включающий отбор проб, модификацию поверхности пьезосенсора нанесением хроматографическим микрошприцем молекулярно импринтированных полимеров коллоксилин + фенилаланин, или полиамидокислота + фенилаланин на пьезосенсор в виде резонатора АТ-среза с номинальной резонансной частотой 2,5 МГц в таком количестве, чтобы после удаления растворителя масса пленки составляла 1,0-2,0 мкг, помещение пьезосенсора на 24 ч в дистиллированную воду для удаления молекулы-шаблона фенилаланина с последующим помещением его в ячейку детектирования на 3-7 мин для стабилизации нулевого сигнала, ввод пробы водного раствора аминокислоты фенилаланин в ячейку детектирования с последующим детектированием путем регистрации аналитического сигнала частотомером в виде резонансной частоты пьезосенсора и оценки относительного сдвига частоты пьезосенсора.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений применительно к аналитическому контролю сточных вод, поступающих на биологическую очистку. .

Способ определения пиридоксина гидрохлорида в водном растворе // 2407004

Изобретение относится к пищевой и фармацевтической промышленности применительно к получению, извлечению и определению витаминов. .

Способ определения содержания азота в нитратах целлюлоз // 2407003

Изобретение относится к определениию содержания азота в нитратах целлюлоз (НЦ). .

Способ определения титана (iv) // 2407002

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам выделения и определения титана (IV). .

Способ определения рибофлавина в водном растворе // 2407001

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений применительно к извлечению и определению витаминов. .

Способ определения мононитрофенолов в водных средах // 2407000

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (концентрирование и определение) и может быть использовано для санитарно-эпидемиологического контроля питьевых вод, воды объектов, имеющих рыбохозяйственное значение, а также степени очистки сточных вод различных химических производств.

Индикатор кислорода для применения в медицинской продукции // 2405141

Способ количественного определения эналаприла // 2402762

Изобретение относится к аналитической химии, применительно к определению эналаприла в процессе его производства и при проведении медико-биологических исследований.

Способ определения гуминовых кислот в водных средах // 2402761

Изобретение относится к количественному анализу питьевых, природных и сточных вод. .

Способ определения содержания сероводорода и легких меркаптанов в газовом конденсате и нефтях // 2400747

Изобретение относится к методам аналитического контроля качества газового конденсата и нефтей и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Портативный газоанализатор // 2408007

Изобретение относится к технике проведения экспрессного анализа воздуха или смесей газов, в том числе равновесных газовых фаз твердых, жидких образцов, для определения концентраций газов, являющихся маркерами качества, безопасности и заболеваний, с целью экспресс-анализа, в том числе во внелабораторных условиях.

Дифференциальный сенсорный датчик для газоанализатора // 2403563

Изобретение относится к полупроводниковым чувствительным элементам датчиков газоанализаторов, предназначенных для определения содержания газообразных отравляющих веществ и различных примесей в воздухе.

Датчик микропримесей аммиака // 2400737

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания аммиака. .

Полупроводниковый газоанализатор // 2398219

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов.

Способ определения паров метилацетата в присутствии бензилацетата в воздухе рабочей зоны // 2396555

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для определения паров метилацетата в присутствии бензилацетата в воздухе рабочей зоны предприятий химической и других отраслей промышленности.

Газоанализатор угарного газа // 2395799

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. .

Способ анализа состава газовой смеси и определения концентрации входящих в нее компонентов и устройство для его осуществления // 2392614

Изобретение относится к области газового анализа, а именно к способам и устройствам распознавания состава многокомпонентных газовых смесей, характеризующимся повышенной чувствительностью к малым концентрациям компонентов газовых смесей.

Способ определения бензола // 2390765

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для качественного и количественного определения бензола в различных средах, например в воздухе, в газовых смесях, в смешанных органических растворителях, применяемых в производственных целях и в быту, а также наличия бензола в различных твердых материалах, например в образцах полимеров.

Сигнализатор утечки газа // 2390008

Изобретение относится к контрольной технике, в частности к сигнализаторам, например, утечки газа в бытовых условиях, на шахтах, поиска негерметичностей в газопроводах и др.

Способ контроля газовой среды и устройство для его осуществления // 2383012

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и микроэлектронике и может быть использовано при производстве. .

Устройство для контроля концентрации опасных газов // 2411511

Изобретение относится к средствам контроля атмосферы и предназначено для мониторинга окружающей среды, в частности для автоматического непрерывного контроля концентрации горючих газов в жилых, коммунальных и производственных помещениях