Способ определения холестерина



Способ определения холестерина
Способ определения холестерина

Владельцы патента RU 2699659:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) (RU)

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к определению содержания свободного холестерина в образце сыворотки или плазмы крови с использованием платинового электрода и растворенного в апротонном растворителе катализатора электрохимического окисления холестерина. Способ определения холестерина в плазме или сыворотке крови включает инкубацию наночастиц, покрытых полимерами с молекулярными отпечатками (ПМО) холестерина, с исследуемой пробой, селективную сорбцию холестерина на ПМО, десорбцию холестерина из ПМО в органический апротонный растворитель, электрохимическое окисление холестерина с использованием электрокатализатора на поверхности электрода и измерение тока окисления катализатора при наложении на рабочий электрод потенциала в отсутствие и в присутствии холестерина, при этом в качестве электрокатализатора используют хлорид кобальта (II), или хлорид никеля (II), или тиоцианат калия, растворенный в ацетонитриле или диметилформамиде. 4 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 ил.

 

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к определению содержания свободного холестерина в образце сыворотки или плазмы крови с использованием платинового электрода и растворенного в апротонном растворителе катализатора электрохимического окисления холестерина. Изобретение может быть использовано в медицине, в частности при диагностике заболеваний сердца, сосудов, почек, печени и обмена веществ.

Недостатками используемых в настоящее время методов определения холестерина являются: низкая надежность и стабильность ферментов и их высокая стоимость (ферментативные методы), высокая погрешность в определении цвета окрашенного комплекса (калориметрические методы), высокие требования к квалификации персонала и высокая стоимость соответствующего оборудования (ВЭЖХ и МС).

Известен способ определения холестерина, при котором используют растворенный в диметилформамиде бромид калия, выступающий в качестве электрокатализатора, и платиновый дисковый рабочий электрод. В результате наложения на рабочий электрод потенциала в приэлектродном пространстве протекает электрохимическая реакция окисления бромида калия с образованием химически активного иона Вr+, который окисляет растворенный холестерин. Концентрацию холестерина определяют, измеряя ток окисления электрокатализатора в отсутствии и в присутствии холестерина в раствор (Wei-Hung Chiang [и др.]. Amperometric detection of cholesterol using an indirect electrochemical oxidation method // Steroids. 2011. №14(76). C. 1535-1540).

Недостатком известного способа является неселективность определения холестерина вследствие высокой реакционной способности электрокатализатора, способного окислять не только холестерин, но и другие компоненты сыворотки или плазмы крови.

Известен способ определения холестерина, при котором используют полимеры с молекулярными отпечатками (ПМО) в виде самоорганизующихся монослоев, селективно сорбирующие холестерин, в качестве неподвижной фазы в ВЭЖХ (Matsumoto H.S.H., Ota L, Nagaoka Т. Detection of Skin Cholesterol by a Molecularly Imprinted Electrode // Journal of Flow Injection Analysis. 2008. №1 (25). C. 81-84).

Недостатками известного способа являются использование дорогого и сложного в эксплуатации оборудования, большое время анализа.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, служит способ определения холестерина, при котором в качестве чувствительного и селективного элемента используют фермент -оксидазу, селективно катализирующую реакцию окисления холестерина кислородом с образованием пероксида водорода, превращающимся в свою очередь в воду под действием фермента пероксидазы. Концентрацию холестерина определяют, измеряя электрохимический сигнал от пероксидазы после ее реакции с пероксидом водорода в присутствии холестерина (White & Bolbot, 2002, заявка на патент US 2005/0056551, опубл. 17.03.2005). Для определения концентрации холестерина используют зависимость тока окисления пероксидазы от концентрации холестерина в растворе.

Недостатками известного метода являются необходимость использования нестойких, дорогостоящих ферментов, требующих особых условий хранения и необходимость предварительных операций по модификации ферментами рабочего электрода.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения -упрощение метода анализа, повышение его чувствительности, достоверности, универсальности.

Заявляемый способ определения холестерина включает селективное извлечение холестерина из пробы с применением полимеров с молекулярными отпечаткам, электрохимическое окисление холестерина с использованием растворенного в апротонном растворителе электрокатализатора, измерение тока окисления катализатора при наложении на рабочий электрод потенциала в отсутствии и в присутствии холестерина в растворе.

От прототипа способ отличается тем, что в качестве электрокатализатора используют неорганические соединения, растворенные в апротонных средах (например, ацетонитрил и диметилформамид). При этом в качестве катализатора может быть использован хлорид кобальта (II) или хлорид никеля (И) или тиоцианат калия, а в качестве рабочего электрода - платиновый дисковый электрод или платиновая проволока.

Предпочтительно для селективного выделения холестерина из исследуемой пробы плазмы или сыворотки крови ее инкубируют с магнитными наночастицами или наночастицами оксида кремния, покрытыми полимерами с молекулярными отпечатками (ПМО) холестерина, отделяют эти наночастицы с сорбированным холестерином с помощью магнита или центрифуги, соответственно, и редиспергируют в апротонном растворителе, при этом холестерин из ПМО десорбируется в апротонный растворитель.

Концентрация холестерина в исследуемой пробе может быть определена по разнице токов окисления, генерируемых электрокатализатором в отсутствии и в присутствии десорбированного из ПМО холестерина на поверхности рабочего электрода при наложении потенциала.

Указанный технический эффект достигается тем, что в качестве электрокатализатора используют растворенные в апротонном растворителе неорганические соединения, способные катализировать реакцию окисления холестерина, при этом концентрация холестерина определяется путем измерения тока окисления электрокатализатора в присутствии холестерина. В качестве селективного элемента используют магнитные наночастицы или наночастицы оксида кремния, покрытые ПМО холестерина, способные избирательно сорбировать молекулы холестерина и десорбировать их в апротонный растворитель, а

Указанные отличительные признаки существенны. Достоверность, точность и универсальность определения достигается за счет использования электрокатализатора, позволяющего окислять неэлектроактивный холестерин. Использование магнитных наночастиц или наночастиц оксида кремния, покрытых полимером с молекулярными отпечатками, обеспечивает за счет наноразмеров частиц и высокой специфичности высокую селективность анализа. При этом обеспечивается полное отделение магнитных наночастиц или наночастиц оксида кремния, покрытых полимером с молекулярными отпечатками, от пробы сыворотки или плазмы крови за счет воздействия магнитного поля или центробежной силы, что исключает влияние других компонентов крови на точность и достоверность результатов анализа.

Сущность изобретения поясняется фигурами.

На фигуре 1 изображены циклические вольтамперограммы, зарегистрированные на платиновом дисковом электроде в растворе хлорида кобальта (II) и перхлората лития в ацетонитриле, где: 1 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная на фоне; 2 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная на пробе в отсутствии хлорида кобальта (II) в растворе; 3 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная на пробе в присутствии хлорида кобальта в растворе; 4 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная после введения добавки.

На фигуре 2 изображены циклические вольтамперограммы, зарегистрированные на платиновой проволоке (рабочий электрод) в растворе хлорида никеля (II) и перхлората лития в диметилформамиде, где: 1 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная на фоне; 2 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная на пробе; 3 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная после введения добавки.

На фигуре 3 изображены циклические вольтамперограммы, зарегистрированные на платиновом дисковом электроде в растворе тиоцианата калия и перхлората лития в диметилформамиде, где: 1 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная на фоне; 2 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная на пробе; 3 - циклическая вольтамперограмма, зарегистрированная после введения добавки.

Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами. Пример 1.

Анализируемую пробу сыворотки крови инкубируют в течение 20 минут с магнитными наночастицами, покрытыми полимером с молекулярными отпечатками холестерина. После инкубации наночастицы с сорбированным на них холестерином отделяют с использованием внешнего магнитного поля и диспергируют с применением ультразвукового облучения в растворе хлорида кобальта (II) в ацетонитриле. В полученный раствор помещают платиновый дисковый электрод, электрод сравнения и вспомогательный электрод и накладывают на рабочий электрод потенциал, при котором происходит электрохимическое окисление хлорида кобальта (II). В качестве сигнала, характеризующего содержание холестерина в анализируемой пробе, используют прирост тока окисления хлорида кобальта (II) в присутствии холестерина относительно тока окисления хлорида кобальта (II) в отсутствии холестерина (фиг.1). В пробе обнаружено 6.1 мМ холестерина.

Пример 2.

Анализируемую пробу плазмы крови инкубируют в течение 20 минут с наночастицами оксида кремния, покрытыми полимером с молекулярными отпечатками холестерина. После инкубации наночастицы с сорбированным на них холестерином отделяют с использованием центрифуги и диспергируют с применением ультразвукового облучения в растворе хлорида никеля (И) в диметилформамиде. В полученный раствор помещают платиновую проволоку (рабочий электрод), электрод сравнения и вспомогательный электрод и накладывают на рабочий электрод потенциал, при котором происходит электрохимическое окисление хлорида никеля (II). В качестве сигнала, характеризующего содержание холестерина в анализируемой пробе, используют прирост тока окисления хлорида никеля (И) в присутствии холестерина относительно тока окисления хлорида никеля (II) в отсутствии холестерина (фиг. 2). В пробе обнаружено 5.2 мМ холестерина.

Пример 3.

Анализируемую пробу сыворотки крови инкубируют в течение 20 минут с магнитными наночастицами, покрытыми полимером с молекулярными отпечатками холестерина. После инкубации наночастицы с сорбированным на них холестерином отделяют с использованием внешнего магнитного поля и диспергируют с применением ультразвукового облучения в растворе тиоцианата калия в диметилформамиде. В полученный раствор помещают платиновый дисковый электрод, электрод сравнения и вспомогательный электрод и накладывают на рабочий электрод потенциал, при котором происходит электрохимическое окисление хлорида тиоцианата калия. В качестве сигнала, характеризующего содержание холестерина в анализируемой пробе, используют прирост тока окисления тиоцианата калия (по второй ступени) в присутствии холестерина относительно тока окисления тиоцианата калия (по второй ступени) в отсутствии холестерина (фиг. 3). В пробе обнаружено 4.5 мМ холестерина.

Из полученных данных видно, что при использовании предложенного способа определения свободного холестерина существенно упрощается процедура анализа, а также повышается его чувствительность, достоверность и универсальность.

Преимущество заявляемого способа перед известными состоит в том, что использование неорганических электрокатализаторов и полимеров с молекулярными отпечатками позволяет значительно упростить и улучшить правильность определения аналита.

1. Способ определения холестерина в плазме или сыворотке крови, включающий инкубацию наночастиц, покрытых полимерами с молекулярными отпечатками (ПМО) холестерина, с исследуемой пробой, селективную сорбцию холестерина на ПМО, десорбцию холестерина из ПМО в органический апротонный растворитель, электрохимическое окисление холестерина с использованием электрокатализатора на поверхности электрода и измерение тока окисления катализатора при наложении на рабочий электрод потенциала в отсутствие и в присутствии холестерина, отличающийся тем, что в качестве электрокатализатора используют хлорид кобальта (II), или хлорид никеля (II), или тиоцианат калия, растворенный в ацетонитриле или диметилформамиде.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для селективного выделения холестерина из исследуемой пробы ее инкубируют с магнитными наночастицами, покрытыми ПМО холестерина, отделяют эти наночастицы с сорбированным холестерином с помощью магнита и редиспергируют в апротонном растворителе, при этом холестерин из ПМО десорбируется в апротонный растворитель.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для селективного выделения холестерина из исследуемой пробы плазмы или сыворотки крови ее инкубируют с наночастицами оксида кремния, покрытыми ПМО холестерина, отделяют эти наночастицы с сорбированным холестерином с помощью центрифуги и редиспергируют в апротонном растворителе, при этом холестерин из ПМО десорбируется в апротонный растворитель.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исследуемой пробы используют сыворотку или плазму крови.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве рабочего электрода используют платиновый дисковый электрод или платиновую проволоку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использовано для определения глубины некроза миокарда по комплексу показателей у пациентов с острым коронарным синдромом с подъемом сегмента ST (ОКСпST).

Изобретение относится к аналитической химии фенолкарбоновых кислот, в частности к способу определения салициловой кислоты в побегах растений. Способ определения содержания салициловой кислоты в растительной ткани предусматривает экстракционную пробоподготовку биологического материала, центрифугирование, и отличается тем, что для выделения салициловой кислоты из растительной ткани используется водный 0,1 М раствор гидрокарбоната натрия и количественное определение содержания салициловой кислоты в виде натриевой соли проводится на системе капиллярного электрофореза в кварцевом капилляре, эффективной длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм, с использованием для анализа водного ведущего электролита, содержащего 0,33 % масс.

Изобретение относится к области анализа небиологических материалов путем электрофореза. В способе оценки константы диссоциации органических соединений методом капиллярного электрофореза с использованием ультрафиолетового (УФ) детектирования путем определения зависимости эффективной подвижности исследуемого органического соединения по отношению к маркеру от рН среды, выбора двух различных электролитических систем с разными значениями рН, в которых эффективные подвижности различаются значительно, и расчета значения константы диссоциации pK, при этом согласно изобретению растворители, полярный ацетон или неполярный бензол, одновременно используют в качестве маркера электроосмотического потока и растворителя анализируемого соединения.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для аналитического контроля физико-химических свойств воды, в том числе и высокой степени очистки, и водных растворов в системах контроля технологических процессов на электростанциях, в аналитических лабораториях и других производствах.

Изобретение относится к портативным измерителям концентрации аналита в крови с использованием тест-полоски. Измеритель аналита содержит: отверстие порта для полоски, выполненное с возможностью принимать тест-полоску, причем указанное отверстие проходит до соединителя порта для полоски, который содержит: первый контакт для обнаружения цифрового сигнала обнаружения полоски, когда тест-полоску вставляют в отверстие порта для полоски; и второй контакт для обнаружения цифрового сигнала обнаружения образца, когда образец наносят на вставленную тест-полоску, а также -дисплей, и цепь управления, электрически соединенную с первым и вторым контактами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в ортотропных капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к электрохимическим методам анализа. Согласно изобретению предложены способ изготовления сенсорного материала и сенсора на его основе путем импритинга гидроксикислотами боронатзамещенного полианилина.

Изобретение относится к способам литохимических поисков золоторудных месторождений. Сущность: проводят отбор и физико-химический анализ проб.

Группа изобретений относится к области контрольно-измерительных систем для измерения аналита в крови. Контрольно-измерительное устройство для измерения аналита включает соединитель порта для тест-полоски, схему входного каскада, электрически соединенную с аналитической тест-полоской и содержащую операционный усилитель, микроконтроллер и сигнальную линию обнаружения тест-полоски, соединенную с источником напряжения питания и с землей, при этом соединение заземления выполнено проходящим через вставленную тест-полоску и через выходной узел операционного усилителя.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам определения натамицина в виноматериалах и винах. Для этого пробу разбавляют водой и центрифугируют.

Изобретение относится к аналитической химии фенолкарбоновых кислот, в частности к способу определения салициловой кислоты в побегах растений. Способ определения содержания салициловой кислоты в растительной ткани предусматривает экстракционную пробоподготовку биологического материала, центрифугирование, и отличается тем, что для выделения салициловой кислоты из растительной ткани используется водный 0,1 М раствор гидрокарбоната натрия и количественное определение содержания салициловой кислоты в виде натриевой соли проводится на системе капиллярного электрофореза в кварцевом капилляре, эффективной длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм, с использованием для анализа водного ведущего электролита, содержащего 0,33 % масс.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть предназначено для исследования невидимой ткани. Способ предназначен для идентификации невидимой ткани.

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электрических машинах при диагностировании состояния бандажных оболочек роторов.

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для решения задач экологического контроля. Предложен полупроводниковый датчик диоксида азота, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка (ZnSe), которая нанесена на непроводящую подложку.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для дифференциальной диагностики жировой болезни печени алкогольного и неалкогольного генеза. Для этого на суспензию эритроцитов пациента воздействуют неоднородным переменным электрическим полем.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при мониторинге человека на опорной конструкции. Представлены сенсорное устройство и способ мониторинга человека сенсорным устройством, которое содержит измерительную электронику и сенсорную структуру (100), которые могут быть установлены на опорную конструкцию.

Изобретение относится к области анализа небиологических материалов путем электрофореза. В способе оценки константы диссоциации органических соединений методом капиллярного электрофореза с использованием ультрафиолетового (УФ) детектирования путем определения зависимости эффективной подвижности исследуемого органического соединения по отношению к маркеру от рН среды, выбора двух различных электролитических систем с разными значениями рН, в которых эффективные подвижности различаются значительно, и расчета значения константы диссоциации pK, при этом согласно изобретению растворители, полярный ацетон или неполярный бензол, одновременно используют в качестве маркера электроосмотического потока и растворителя анализируемого соединения.

Изобретение относится к газовому анализу, а именно к изготовлению датчиков контроля содержания оксидов азота в воздухе. Способ получения электропроводящей полимерной пленки поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролиданий цианида (ПДМПЦ) на поверхности диэлектрической подложки с закрепленными контактами включает формирование слоя ПДМПЦ на поверхности диэлектрической подложки вытягиванием подложки в горизонтальном положении из водного раствора взаимодействующих компонентов: полимера, представляющего собой поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролидиний хлорид (ПДМПХ), и модификатора, представляющего собой нитропруссид натрия (Na2[Fe(CN)5NO]).

Настоящая группа изобретений относится к способам и системам (вариантам) для выявления теплового старения и потемнения в датчиках кислорода. Явления теплового старения и потемнения можно различать по результату контроля изменения импеданса в элементе накачки и в элементе Нернста датчика кислорода после подачи переменного напряжения.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для аналитического контроля физико-химических свойств воды, в том числе и высокой степени очистки, и водных растворов в системах контроля технологических процессов на электростанциях, в аналитических лабораториях и других производствах.

Изобретение относится к области электрохимических методов анализа, в частности к определению содержания свободного холестерина в образце сыворотки или плазмы крови с использованием платинового электрода и растворенного в апротонном растворителе катализатора электрохимического окисления холестерина. Способ определения холестерина в плазме или сыворотке крови включает инкубацию наночастиц, покрытых полимерами с молекулярными отпечатками холестерина, с исследуемой пробой, селективную сорбцию холестерина на ПМО, десорбцию холестерина из ПМО в органический апротонный растворитель, электрохимическое окисление холестерина с использованием электрокатализатора на поверхности электрода и измерение тока окисления катализатора при наложении на рабочий электрод потенциала в отсутствие и в присутствии холестерина, при этом в качестве электрокатализатора используют хлорид кобальта, или хлорид никеля, или тиоцианат калия, растворенный в ацетонитриле или диметилформамиде. 4 з.п. ф-лы, 3 пр., 3 ил.

Наверх