Автореферат (1150272), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Все экспериментальные исследованиявыполнены лично автором. Соискатель принимал активное участие в обсуждении иинтерпретации полученных результатов, написании статей, подготовке и представлениидокладов на Всероссийских и международных конференциях.Апробация работыМатериалы диссертации были представлены на 18th International conference on the flowinjection analysis (Порто, Португалия, 2013), VII Всероссийской конференции молодыхученых, аспирантов и студентов «Менделеев-2013» (Санкт-Петербург, 2013), Первой зимнеймолодежной школе-конференции с международным участием «Новые методы аналитическойхимии» (Санкт-Петербург, 2013), Втором съезде аналитиков России (Москва, 2013), 18-ойСанкт-Петербургской ассамблее молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2013),VIII Всероссийской конференции с международным участием молодых ученых по химии«Менделеев-2014» (Санкт-Петербург, 2014), IV Всероссийском симпозиуме «Разделение иконцентрирование в аналитической химии и радиохимии» с международным участием(Краснодар, 2014), XIII International conference flow analysis (Прага, Чехия, 2015), IXInternational conference of young scientists on chemistry «Mendeleev 2015» (Санкт-Петербург,2015).Публикация результатовМатериалы диссертации опубликованы в 4 статьях в зарубежных журналах и в форметезисов докладов 9 конференций.Объем и структура диссертацииДиссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит16 таблиц и 54 рисунка.
Работа состоит из введения; обзора литературы помикроэкстракционным методам и их автоматизации на принципах проточных методов, атакже включает описание существующих подходов реализации метода комбинированныхградуировок в проточном анализе; заключения по обзору литературы; экспериментальнойчасти, содержащей 4 главы, посвященные разработке схем ЦИА слюны и мочи, включающихдериватизацию, микроэкстракционное концентрирование и выполнение измерений по методукомбинированных градуировок, с подтверждением их аналитических возможностей напримерах определения антипирина, кофеина и изониазида, а также обсуждение полученныхрезультатов; выводов; принятых условных сокращений и обозначений, списка литературы(186 наименований).5ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность работы и необходимость разработки новыхинструментальных методов пробоподготовки биологических жидкостей на принципахпроточных методов.
Обсуждаются возможности проточных методов при анализебиологических объектов. Обосновывается выбор аналитов для иллюстрации разработанныхметодов. Формулируются цель и задачи исследования.Глава 1. Обзор литературыВ первой главе представлен обзор литературы, в котором рассматриваются исравниваются общие подходы к проведению жидкостной микроэкстракции. Особое вниманиеуделяется недостаткам и возможностям существующих методов.
Обсуждаются проблемы,связанные с автоматизацией микроэкстракции в проточных методах анализа.Последовательно рассматриваются известные проточные методы, включающие стадиимикроэкстракционного выделения аналитов. Рассматриваются проточные методы спринудительной конвекцией, позволяющие не только создавать условия для равновесногодетектирования аналитических форм, но и, благодаря включению в схемы анализаспециальных смесительных камер, существенно расширять инструментальные возможностиавтоматизации стадий пробоподготовки.В заключение этой главы обосновывается актуальность разработки новыхавтоматизированных инструментальных схем пробоподготовки биологических жидкостей исоответствующих проточных методик, основанных на принципах циклическогоинжекционного анализа.Глава 2.
Методика экспериментальных исследованийВо второй главе описаны средства измерений, оборудование, реактивы и материалы,использовавшиеся в работе. Приведено описание процедуры приготовления растворовреагентов, а также представлены схемы пробоотбора анализируемых биологическихжидкостей.Глава 3. Циклический инжекционный анализ биологических жидкостей, включающийдериватизацию и микроэкстракцию с диспергированием экстрагентаПрименение дериватизации при анализе биологических жидкостей широкоиспользуется для получения производных, позволяющих обеспечить возможность ихселективного и чувствительного определения. В свою очередь методы проточного анализа спринудительной конвекцией могут включать стадию дериватизации при эффективномперемешивании реакционных смесей в специальных смесительных камерах.Микроэкстракция с диспергированием экстрагента является эффективным методомразделения и концентрирования и широко используется в химическом анализе.
Методоснован на диспергировании экстрагента в исходной жидкой пробе с помощью диспергатора,в качестве которого может выступать или полярный растворитель, или газовая фаза. Впервом случае диспергатор должен неограниченно смешиваться как с экстрагентом, так и cводной фазой с целью образования тонкодисперсной эмульсии органической фазы и,следовательно, большей площади контакта фаз и высокой скорости массообмена. Во второмслучае газовая фаза образуется в растворе пробы в результате химической реакции, идиспергирование органической фазы осуществляется микропузырьками газа.Для автоматизации дериватизации с последующей микроэкстракцией придиспергировании экстрагента полярным растворителем была разработана новаяинструментальная схема пробоподготовки на принципах ЦИА (Рисунок 1).6Рисунок 1. Схема ЦИА, включающая дериватизацию и микроэкстракцию при диспергированииэкстрагента полярным растворителем.В соответствии с этой схемой последовательно осуществляются процедурыдериватизации и микроэкстракции с помощью двух однотипных кранов-переключателей иперистальтического (для подачи водных сред) и шприцевого (для подачи органическихжидкостей) насосов.
Для выполнения дериватизации и микроэкстракции была изготовленаспециальнаясмесительнаякамераизПТФЭ,совмещеннаяссистемойспектрофотометрического детектирования через оптоволоконный кабель. В камеру спомощью перистальтического и шприцевого насосов через однотипные краныпереключатели подаются порции пробы, реагентов и смеси экстрагента с диспергатором. Вовсех случаях перемешивание водных растворов осуществляется при подаче газовой фазы всмесительную камеру с помощью перистальтического насоса.Аналитические возможности разработанной схемы, включающей дериватизацию имикроэкстракцию с диспергированием экстрагента полярным растворителем, былипродемонстрированы при определении антипирина в слюне.
Антипирин, благодаря егонизкой токсичности, предложено использовать в качестве тест-препарата для неивазивнойоценки активности окислительного метаболизма человека [С.Ю. Гармонов, И.Э. Кравченко,Н.С. Шитова и др. // Химико-фармацевтический журнал // 42 (2008) 9-14].Для определения антипирина использовали известную реакцию образованияокрашенного производного 4-нитрозоантипирина (λmax = 345 нм) в кислой среде вприсутствии нитрит-ионов:Выбранная реакция раньше не использовалась в проточном анализе. Необходимо былооптимизировать условия дериватизации в ЦИА. Для этого было изучено влияниеконцентраций растворов NaNO2 и H2SO4 на образование 4-нитрозоантипирина.
Согласнополученным данным (Рисунок 2А), при увеличении концентрации нитрит-ионов до 6 мМувеличивается скорость хромогенной реакции. Было установлено (Рисунок 2Б), что приконцентрации H2SO4 больше 0,5 М наблюдается уменьшение значения оптическойплотности, вероятно, обусловленное восстановлением нитрит-ионов в кислой среде до7оксидов азота. Дериватизация завершается при перемешивании реакционной смеси всмесительной камере при нормальных условиях через 3 мин.Рисунок 2. Зависимость оптической плотности раствора 4-нитрозоантипирина от времениперемешивания реакционной смеси в смесительной камере при различных концентрациях NaNO2 (А)и H2SO4 (Б).Особое внимание в работе было уделено изучению условий проведениямикроэкстракции антипирина в органическую фазу после его дериватизации.
Необходимобыло выбрать экстрагент, диспергатор и соотношение между ними.Было установлено, что наиболее эффективным экстрагентом является хлористыйметилен (Рисунок 3А), который обеспечивает максимальное извлечение 4нитрозоантипирина и минимальную оптическую плотность холостой пробы.Рисунок 3. Влияние различных экстрагентов (А), диспергирующих растворителей (Б) (экстрагент –хлористый метилен) и соотношения в смеси (хлористый метилен – ацетонитрил) (В) на величинуоптической плотности экстрактов.На основании литературных данных для исследования были выбраны такиедиспергаторы – полярные растворители, как метанол, этанол, ацетон и ацетонитрил, которыепотенциально обеспечивают возможность разделения фаз без центрифугирования.Критериями выбора диспергирующего растворителя были способность хорошо смешиватьсяи с водной фазой, и с экстрагентом, а также обеспечивать максимальное различие в8значениях оптической плотности пробы и холостой пробы.
Кроме того, в присутствиидиспергатора не должно наблюдаться образования устойчивых эмульсий. Было установлено,что наилучшим диспергирующим растворителем является ацетонитрил (Рисунок 3Б),который обеспечивает эффективное диспергирование хлористого метилена в водной фазе споследующим разделением водной и органической фаз в смесительной камере безцентрифугирования.Для выбора оптимального состава органической фазы варьировали соотношение в нейэкстрагента и диспергирующего растворителя в диапазоне от 1:1 до 1:3. В качестве критериявыбора использовали максимальное значение оптической плотности экстракта иминимальное значение сигнала холостой пробы.
Оптимальный состав органической фазынаблюдается при соотношении хлористого метилена и ацетонитрила 1:1,5 (Рисунок 3В).Было показано, что полярный растворитель (ацетонитрил) с одной стороныобеспечивает эффективное диспергирование экстрагента в водной фазе, но с другой, как этовидно из рисунка 3, увеличивает оптическую плотность холостой пробы, а, следовательно,снижает чувствительность определения.
Для преодоления этого недостатка была изученавозможность диспергирования экстрагента газовой фазой, образующейся в результатехимической реакции. Такой способ диспергирования экстрагента не был реализован впроточном анализе.Для ЦИА с микроэкстракционным выделением при диспергировании экстрагентагазовой фазой потребовалось разработать и включить в схему анализа многоканальнуюсмесительную камеру (Рисунок 4).
В качестве газа диспергатора использовали CO2,образующийся в результате реакции карбонат-ионов при подкислении.Рисунок 4. Схема ЦИА,включающаядериватизациюспоследующиммикроэкстракционымвыделениемиконцентрированиемдеривативовизбиологических жидкостейпридиспергированииэкстрагентагазовойфазой, образующейся врезультатехимическойреакции.Было исследовано три различных способа подачи водных растворов реагентов иэкстрагента в смесительную камеру (Рисунок 5). Во всех случаях растворы карбоната натрияи уксусной кислоты смешивались в смесительной спирали. После этого, смешанный растворподавался в камеру с раствором 4-нитрозоантипирина: в первом режиме (Рисунок 5А) этасмесь подавалась через нижний канал камеры (а), в то время как хлористый метилен(экстрагент) подавался через нижний боковой канал камеры (б); во втором режиме (Рисунок5Б) – через нижний боковой канал камеры (б), а хлористый метилен – через нижний канал(а); в третьем режиме (Рисунок 5B) через нижний канал камеры (а), а экстрагент подавалсячерез верхний канал (в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
