Диссертация (1145490), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Aeruginosaпроводили с применением разработанной оптической сенсорной матрицысформированной из мембран Мб18 и Мб22, допированных DCHQ-Ph и содержащих5 и 10 вес. % ТпClФБК соответственно, см. Табл. VII.3. Ввиду разного содержаниякатионообменника в этих мембранах, предполагали, что интенсивность потокапервичных ионов Mg2+ в фазу мембраны будет отличаться, тем самым влияя надинамику формирования комплексов Mg2+/MC-LR2- и общую чувствительностьмассива к изменению концентрации микроцистина в анализируемой среде.Тестировали фильтраты ВВМ в которых культивировали два токсичных штаммаM. Aeruginosa, SAG 46.80 и SAG 17.85.
Была установлена эффективностьразработанного оптического массива в сочетании с CSPT-LED методомрегистрации оптического отклика при идентификации этих штаммов, а такжеобразцов, загрязненных токсичными продуктами их жизнедеятельности,Рис.VIII.8.227VIII.3.2.3Применение разработанного косвенного метода для определениямикроцистина в природных водахДалее применяли метод регрессии ПЛС1 для корреляции данных, полученных спомощью массива оптических сенсоров на основе DCHQ-Ph и концентрациями MCLR в фильтратах токсичного штамма M.Aerugenosa SAG 17.85, определенныхреферентным методом ЖХ. Ввиду небольшого набора данных для валидациирегрессионной модели применяли процедуру ППП.
Коэффициент корреляциидля валидации полученной ПЛС1 модели составил R2=0.958, СКОП=0,219 мкг/л,что в 5 раз ниже, чем концентрация МС в питьевой воде, установленное ВОЗ иСанПиН 2.1.4.1074-01, Рис.VIII.9.В применении к анализу природных вод разработанный косвенный методопределения микроцистина в совокупности с мультисенсорным подходомпозволил существенно снизить среднюю относительную ошибку определениясодержания МС-LR по сравнению с одиночным селективным оптодом, Табл.VIII.5. Были исследованы три образца природной воды из окрестностей г.Рима,Италия (одна проба была из озера Альбано; остальные две пробы были взяты изобщественных фонтанов в Риме до и после видимого зарастания водорослями).Для анализа пробы воды разводили в два раза 0.01 моль/л раствором TRIS, рН 8.6,добавляли количество MgCl2 необходимое для получения конечнойконцентрации ионов [Mg2+]=0.01 моль/л и затем вводили рассчитанное коичествофильтрата токсичного штамма SAG 17.75, в котором содержание МС былопредварительно оценено с помощью референтного метода ЖХ.Табл.
VIII.5 Результаты определения концентрации микроцистина в природныхводах посредством косвенного метода с применением одиночного оптода имультисенсорной оптической системы на основе DCHQ-Ph, n=3.Концентрация МС, найдено после добавки в1мкг/лОбразецодиночный оптодмассив сенсоровНайденоR,%НайденоR,%озеро Альбано1.89±0.23891.21±0.4121Городской фонтан=11.10±0.17100.89±0.15111.37±0.0.31371.12±0.1112Городской фонтан=2 послевидимого зараста-нияводорослямиR - средняя относительная ошибка определения.228ГК2, 20%ГК1, 60%Концентрация МС, мкг/л, массив сенсоровРис.VIII.8 График счетов МГК для токсичных штаммов M. Aerugenosa и образцовводы (FC) загрязнённых этими штаммами.КалибровкаПерекрестная проверкаR2кал =0.991R2ППП=0.958СКОК= 0.219 мкг/лКонцентрация МС, мкг/л, метод ЖХРис.VIII.9 График «введено-найдено» ПЛС1-модели для определенияконцентрации MC-LR в водопроводной воде посредством массива оптическихсенсоров на основе DCHQ-Ph.229Как видно из Табл.
VIII.5., относительная средняя ошибка определения МС сприменением одиночного оптода была значительно выше, чем аналогичныйпоказатель для массива оптических сенсоров (45.3% против 14.6%), подтверждаятаким образом эффективность мультисенсорного подхода для количественногоопределения микроцистинов.VIII.3.3Применение мультисенсорного анализа к количественномуопределению цистеина на металлопорфирин-декорированныхнаноструктурах оксида цинкаВ Главе V настоящей работы описаны свойства металлопорфириндекорированных наноструктур оксида цинка и показана возможность ихприменения для фотоэлектрохимического обнаружения серосодержащихбиомолекул, L-цистеина в частности.
В этом разделе приводится обоснованиеполезности хемометрической обработки вольтамперометрических откликоввышеупомянутых нанокомпозитных материалов в целях дальнейшегоусовершенствования их эффективности в сенсорном анализе.VIII.3.3.1Мультивариантное разложение ДИВ-отклика ZnO/МП материаловОткликкомпозитныхматериаловZnO/МП,полученныйметодомдифференциально-импульсной вольтамперометрии (ДИВ) в темноте или при УФоблучении (365 нм) представлял собой набор значений токов (или фототоков),протекающих через поверхность материала в процессе сканирования потенциалав диапазоне от 0 до +1.1В.
В разделе V.5 чувствительность сенсоров по отношениюк различным биомолекулам сравнивали посредством сравнения интенсивностейполезного тока при 0.2В. Этих данных было достаточно для селективногоопределения L-цистеина в бинарных растворах с десятикратным избытком такихмешающих веществ, как пролин, аланин, глицин, лизин, аргинин, глюкоза,оксалат натрия, аскорбиновая и мочевая кислоты. Однако, как обсуждалось вразделе V.5, на ДИВ-вольтамперограммах ZnO/МП структур в присутствии Lцистеина наблюдали многочисленные пики, соответствующие комплекснымпроцессам окисления (например, пик на +1.0 В был зарегистрирован длянемодифицированного оксида цинка, в то время как для наноструктурZnO/CuTPPS и ZnO/Mn(Cl)TPPS были получены дополнительные процессыокисления на +0.3 В и +0.7 В).
Эти данные могут быть весьма полезными дляполучения дополнительной информации об анализируемом образце.Основываясь на этих соображениях, полученные вольт-амперные кривыеобрабатываликакмноговариантныйсигнал,представляякаждуювольтамперограмму как вектор цифровых данных. Каждый такой вектор состоялиз 220 элементов, соответствующих силе тока, измеренной при потенциалах,изменяющихся с интервалом в 5 мВ.230ГК1ZnO/CuTPPS, ГК1Концентрация, моль/лРис.VIII.10 Изменение первой главной компоненты, ГК1, полученное из ДИВвольтаммограмм для немодифицированного ZnO, и нанокомпозитных структурZnO/CuTPPs и ZnO/Mn(Cl)TPPS в темноте и при облучении полихромнымизлучением при изменении концентрации цистеина, мол/л, [145].231С учетом шести различных концентраций L-цистеина, финальная матрицаданных для каждого сенсора состояла из 6 * 220=1320 элементов.
Анализ матрицпроизводили методом главных компонент (МГК); для анализа использовалиненормализованные данные. На Рис.VIII.10 показана первая главная компонента(ГК1) в сравнении с концентрацией L-цистеина. Расчет значений ГК производилииз средних величин трехкратных измерений с каждым композитным материалом.Оценка дисперсии результатов МГК представлена на Рис.VIII.10 в виде величиношибки.VIII.3.3.2Фоточувствительность ZnO/МП материаловЧувствительность сенсоров в темноте (синяя линия) и на свету (красная линия)оценивали путем сравнения абсолютных величин ГК1 при разных концентрацияхL-цистеина. Как видно из Рис.VIII.10, для немодифицированного оксида цинка небыло получено существенной разницы откликапри облучении.
ДляZnO/Mn(Cl)TPPS более чувствительный отклик был в условиях темноты, изначение ГК1 при облучении превышает ГК1 в темноте лишь при высокихконцентрацияхL-цистеина.Напротив,ZnO/CuTPPSявляетсяболеечувствительным при облучении во всем диапазоне концентраций L-цистеина.Для обоих композитных материалов первые главные компоненты описываютсвыше 95% общей дисперсии данных; при этом ГК1 для облученных материаловвыше (98%), чем при измерениях в темноте (95%).VIII.3.3.3Селективность ZnO/МП материалов по отношению к цистеинуХемометрический подход применяли также для оценки селективностиметаллопорфирин-декорированных наноструктур оксида цинка.
Для этогопроводили мультивариантное разложение вольт-амперных кривых, полученныхв растворах, содержащих 5*10-4 моль/л L-цистеина и десятикратные избыткимешающих веществ. Матрица данных для МГК была сформирована посредствомкалибровочных данных в L-цистеине и результатов измерения в бинарныхрастворах.
Данные, полученные в условиях условия темноты и при облученииобрабатывали по-отдельности. Первые главные компоненты для каждого набораданных откладывали на графике против изменения концентрации L-цистеина;ГК1, соответствующие бинарным растворам, содержащим интнрферрентыпредставлены на графике в виде точек против концентрацией L-цистеина в 0.5ммоль/л, Рис.VIII.11. Погрешность рассчитывали для 4 повторных измерений.Как видно из Рис.VIII.11, было зарегистрировано существенное влияниемешающих веществ на отклик обоих композитных материалов, ZnO/Mn(Cl)TPPSи ZnO/CuTPPS в темноте, в то время как при облучении влияние интерферентовсильно ограничено.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
