Диссертация (1145490), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Штаммы бактерий культивировали при естественном облучении и комнатнойтемпературе 23°C в колбах объемом 1 л в 350 мл питательной среды BBM,представляющей собой многокомпонентный раствор неорганических солей,содержащий нитраты, фосфаты, хлориды и сульфаты магния, меди, железа ицинка, Табл. II.1 [ 149 ]. Перед началом мониторинга роста цианобактерий,культуры акклиматизировали в течение 3 дней в условиях освещенности 40мкмоль фотонов (PAR) (м-2 с-1) под воздействием непрерывного световогоизлучения лампой дневного света (OSRAM L 30W/956, Италия).
В течение обоихизмерительных циклов, аликвоты ВВМ объемом 15 мл, содержащие штаммы TОХи NTOX, отбирали из соответствующих инкубационных емкостей дважды внеделю, клетки цианобактерий отделяли фильтрацией на боросиликатномфильтре с размером пор 1.2 мкм (Ватман 1822-025). Образцы анализировали сприменением мультисенсорной системы непосредственно в день отбора. Частьотобранных аликвот сохраняли при -20°C для дальнейшей анализа стандартнымиметодами. Референтными данными о количестве гепатотоксинов в фильтратахслужили данные, полученные с помощью метода высокоэффективнойжидкостной хроматографии с детектором на основе массива диодов, ВЭЖХ-ДМД,и с применением колориметрического энзимного метода, основанного наподавлении активности протеинофосфатазы-2A (PP2A).Измерения проводили посредством добавления известных количествпитательной среды ВВМ с выращенными в нем штаммами (ТОХ и NON TOX) к 50мл питьевой воды каждые 100 секунд.
Таким образом, были получены ипроанализированы растворы с соотношением (аликвота штамма) : (питьеваявода):82- 1 : 10000 ( 5 мкл культуры в 50 мл воды);- 1 : 3333 ( 15 мкл культуры в 50 мл воды);- 1 : 1666 ( 30 мкл культуры в 50 мл воды );- 1 : 1000 ( 50 мкл культуры в 50 мл воды);- 1 : 500 ( 100 мкл культуры в 50 мл воды);- 1 : 100 ( 500 мкл культуры в 50 мл воды);- 1:20 ( 2.5 мл культуры в 50 мл воды).Содержание токсинов в образцах было рассчитано с учетом объемадобавленной аликвоты, концентрации токсина, определенной стандартнымиметодами в неразбавленном образце, и разбавления.Табл. II.1 Состав питательной среды ВВМ.N1234567 Железо8 EДTA9 Бор10СольКонцентрациясоли,NaNO325г/лKH2PO417.5K2HPO47.5MgSO4*7H2O7.5CaCl2*2H2O2.5NaCl2.5FeSO4*7H2O +4.98+1 мл/лH2SOKOHEДTA+50+314H3BO311.42ОлигоэлементыMoO30.71MnCl2*4H2O1.44ZnSO4*7H2O8.82CuSO4*5H2O1.57Co(NO3)2*6H2O0.49Добавкасоли,10мл/л10101010101111ЭлементNPPMg/SO4CaCFeC (неорг)MoMnZnCuCoII.8 Обработка данныхII.8.1 Оценка энергий комплексообразования Pt-порфирина с различнымианаонами.Квантово-химические расчёты энергий комплексообразования Pt(IV)порфириновых комплексов с различными анионами с проводилиполуэмпирических методов РМ3 и РМ5 [150,151], также с применением теориифункционала плотности с привлечением алгоритма DFT B88LYP [ 152 ].Полуэмпирические расчеты были выполнены с использованием программногообеспечения CAChe Worksystem Pro (версия 6.01, Fujitsu America, Орегон, США).Расчеты DFT были сделаны с использованием PC GAMESS версии 7.0[153],частично основанной пакете GAMESS (US) QC [154].83II.8.2 Обработка данных от мультисенсорных и мульти-трансдуктивныхсистемХемометрические методы анализа, в частности МГК, регрессионные методыММР, ПЛС, РГК, а также классификационные методы SIMCA и ПЛС-ДА былииспользованы в данной работе для решения задач многомерного анализа.
Болееподробное описание вышеупомянутых методов дано в разделе I.4.2 настоящейработы. Данные, полученные от мультисенсорным систем с одним способомпередачи сигнала (оптических или электрохимических) были использованы безпредварительной обработки и масштабирования. К данным, полученным отмульти-трансдуктивныхсистемприменялипроцедурунормировки,заключающуюся в пересчете каждой переменной посредством деления настандартное отклонение, рассчитанное по всем измеренным образцам для всехсенсоров. Успешность построенных регрессионных моделей оценивали пооффсету, наклону и квадрату коэффициента корреляции (R2) калибровочныхграфиков в координатах «введено-найдено».
Для успешной регрессии величинаоффсета, описывающая смещение прямой относительно начала координат,должна максимально приближаться к нулю, а наклон и R2 - быть максимальноблизки к единице. Величины среднеквадратичной ошибки калибровки, СКОК(Root Mean Square Error of Calibration, RMSEC, в англоязычной литературе) исреднеквадратичной ошибки прогнозирования, СКОП (RMSEР) использовали дляоценкипрогнозирующей силы модели. Величины СКОК и СКОП имелиразмерности величины Y, по которой проводили калибровки.
Данные величиныдля успешной модели должны быть минимальны. Более подробно расчётпараметров СКОК и СКОП приводится в разделе I.4.2.2 данной работы.Поскольку большинство проведенных в настоящей работе исследованийбыло ограничено небольшим набором экспериментальных данных, длявалидации хемометрических моделей был использован метод полнойперекрестной проверки (ППП). В случаях, когда размер матрицы исходныхданных позволял, проводили разбиение исходных данных на калибровочные(66% данных) и тестовые(оставшиеся 33% данных).
При использованиимультисенсорного анализа для определения микроцистина в природных водахиспользовали процедуру случайного разбиения (СР), в случайным образомотбирали подгруппы образцов, которые использовали как тестовые, и повторялипроцедуру СР 20 раз.Хемометрическую обработку данных проводили с помощью программногообеспечения Unscrambler (ст. 9.1, 2004, CAMO ПРОЦЕСС AS, Норвегия) и Matlab(v.7.0, 2005, The MathWorks, Inc., Natick, США).84Глава ІІІПорфирины и корролы как ионофоры для анионселективных потенциометрических сенсоровНесмотря на большое количество известных природных и синтетическихлигандов, применяющихся в ИСЭ, данные соединения в основном являютсякатион-чувствительными, в то время как число селективных анионныхионофорови/илинейтральныхпереносчиковзначительнониже.Металлопорфирины (МП) и их аналоги, в частности металлокорролы, являютсяодним из немногих классов органических гетероциклов, которые оказалисьэффективными в качестве ионофоров в анион-селективных электродах.Анионный отклик мембран на основе МП происходит за счет осевойкоординацией анионов на центральным ионе металла.
Связывание анионов наМП зависит от многих параметров, и селективность данных ионофоровотличается от ряда гидрофильности, приведенного выше. Более того,селективность сенсоров на основе МП возможно модулировать путем выборацентрального металла и варьирования макроциклической структуры и/илипериферических заместителей порфириновых ионофоров. В данной главеописаны исследования свойств новых сенсорных материалов на основепорфириновых комплексов платины и корролатов марганца, меди и железа.Рассматривается влияние различных факторов, в частности вариации размеравнутренней молекулярной полости; наличие, количество и природа боковыхзаместителей (ароматических или алифатических) в молекулярной структуреуказанных макроциклов, а также природа центрального металла на устойчивость,селективность,оптическую и электрохимическую активность сенсорныхматериалов на их основе.III.1 Порфирины в природеПорфирины представляют собой класс макроциклических соединений,играющих важную роль в метаболизме живых организмов [155, 156].
Порфириныявляются замещенными в периферийных положениях порфинами. Порфиныпредставляют собой азотистые гетероциклы, основной структурной единицейкоторых является пиррол [157], Рис. III.1. В природе порфириновые комплексыжелеза участвуют в многочисленных клеточных процессах, таких как переноскислорода (гемоглобин), дыхание (цитохромоксидаза), сосудистый гомеостаз(синтез оксидов азота), детоксикация (цитохромы P450) и некроз клеток(цитохром с).Наиболее известный природный порфирин - гем – является железопорфириновым комплекс, который эволюционно передался людям от бактерий.85положениеположениеМезоположениеРис.
III.1 Порфин - простейший порфиринГемы формируются в митохондриях в результате сложных клеточныхмеханизмов, вовлекающих восемь различных ферментов. В основе структурыгема лежит порфириновый макроцикл с четырьмя метильными, двумявинильными и двумя пропионовыми боковыми заместителями в бетаположениях (см. далее о номенклатуре). Существуют 15 различных изомеров гема,в которых вышеперечисленные заместители могут располагаться в различнойпоследовательности, однако только один из них, протопорфирин IX, присутствуетв биологических системах и выполняет важные биологические функции впроцессах активации и переноса молекулярного кислорода в живых организмах,а также является основным красящим компонентом крови, Рис. III.2.ЭритроцитыOO=H2C=CHH3CCH3||СНH3C-CH2CH3-CH2-CH2-COOOOC-CH2-CH2NNHпротеинРис.
III.2 Схематическое изображение гема.Другой распространенной в живой природе порфириновой структурой,присутствующей во всех зеленых растениях, является хлорофилл [ 158 ]. Вхлорофилле восстановленная форма порфирина, хлорин, образует комплекс смагнием, Рис.III.3.86Хлорофилл аCH2||ПРHCH3H3CHCH2-CH3MgH2+CH3УВC=OCO2-CH3Рис.III.3 Хлорофилл аи его нахождение в зеленых листьях.Хлорофилл является ключевым соединением в процессах фотосинтеза дляпреобразования солнечной энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
