Modified planar sensors for the separate detection of certain cephalosporin antibiotics

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Modifi ed screen-printed potentiometric sensors sensitive to cephalosporin antibiotics – cefuroxime (Cefur), cefotaxime (Ceftx), cefazolin (Cef) have been developed. Tetradecylammonium associates with complex compounds silver (I) – cefuroxime (cefotaxime) have been used as electroactive components. The role of magnetic nanoparticles Fe3O4 and cetylpyridinium chloride in improving the electroanalytical properties of sensors in solutions of the studied antibiotics is shown. Optimal ratios of modifi ers in carbon-containing inks (Fe3O4 : CPCh = 1 : 2.5) have been found. The main electroanalytical characteristics of the modifi ed sensors are determined. The introduction of a binary mixture of magnetic nanoparticles and cetylpyridinium chloride into carbon-containing inks leads to an improvement in the electroanalytical properties of planar sensors sensitive to cefuroxime, cefotaxime, cefazolin: at the same time, the detection limit of 1 · 10-6 (1 · 10-7 M) decreases, angular coeffi cients (55 ± 3 mV/pC) and linearity intervals of electrode functions (1 · 10-6 – 1 · 10-2 M), the response time is reduced – 26–30 seconds. The adsorption of surfactants at the interface ensures the stability of the suspension of nanoparticles and allows the concentration of analyte molecules. The possibility of separate determination of cephalosporin antibiotics in two- and three-component mixtures by projection methods of multidimensional data processing PLS-1 and PLS-2 is shown. The standard errors of calibration and prediction are estimated, on the basis of which the optimal number of latent variables for these methods is selected. It is established that all the studied models give high values of correlation coeffi cients and tangents of the slope of the “measured-predicted” dependencies close to one, which makes it possible to recommend these methods for practical use.

Sobre autores

Elena Kulapina

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Ruslan Mursalov

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Olga Kulapina

Saratov State Medical University

112, Bolshaya Kazachya Str., Saratov, 410010, Russia

Bibliografia

  1. Машковский М. Д. Лекарственные средства : пособие для врачей. 16-е изд., перераб. и доп. М. : Новая волна, 2020. 1216 с.
  2. Кулапина О. И., Кулапина Е. Г. Антибактериальная терапия. Современные методы определения антибиотиков в лекарственных и биологических средах. Саратов : Саратовский источник, 2015. 91 с.
  3. Будников Г. К., Евтюгин Г. А., Майстренко В. Н. Модифицированные электроды для вольтамперометрии в химии, биологии и медицине. 4-е изд. М. : Лаборатория знаний, 2020. 419 с.
  4. Турышев Е. С., Кубасов А. С., Голубев А.В., Жижин К. Ю., Кузнецов Н. Т. Потенциометрический метод определения биологически неразлагаемых антимикробных веществ // Журн. неорг. химии. 2023. Т. 68, № 12. C. 1824–1830. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601633
  5. Хади М., Хонарманд Э. Применение электрода из анодированного пирографита с торцевой поверхностью для анализа клиндамицина в фармацевтических препаратах и образцах человеческой мочи // Электрохимия. 2017. Т. 53, № 4. С. 431–444. https://doi.org/10.7868/S0424857017040065
  6. Алосфур Ф., Радхи М. М., Ридха Н. Ж. Вольтамперометрические характеристики привитого полимера, модифицированного наночастицами ZnO, на стеклоуглеродном электроде // Электрохимия. 2018. Т 54, № 1. С. 33–39. https://doi.org/10.7868/S0424857018010036
  7. Duan M., He X., Zhang Q., Zheng B. A highly sensitive cefotaxime electrochemical detection technique based on graphene quantum dots // Int. J. Electrochem. Sci. 2022. Vol. 17. Р. 220729. https://doi.org/10.20964/2022.07.06
  8. Еременко А. В., Прокопкина Т. А., Касаткин В. Э., Осипова Т. А., Курочкин И. Н. Планарные тиол-чувствительные сенсорные элементы для определения активности бутирилхолинэстеразы и анализа ее ингибиторов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2014. Т. 55, № 3. С. 174–179.
  9. Abdel-Haleem F. M., Gamal E., Rizk M. S., El Nashar R. M., Anis B., Elnabawy H. M., Barhoum A. t-Butyl calixarene/Fe2O3@MWCNTs composite-based potentiometric sensor for determination of ivabradine hydrochloride in pharmaceutical formulations // Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 116. P. 111110–111123. https://doi.org/10.1016/j.msec.2020.111110
  10. Surya S. G., Khatoon S., Lahcen A. A., Nguyen A. T., Dzantiev B. B., Tarannum N., Salama K. A chitosan gold nanoparticles molecularly imprinted polymer based ciprofl oxacin sensor // RSC Adv. 2020. Vol. 10. P. 12823–12832. https://doi.org/10.1039/d0ra01838d
  11. Zeb S., Wong A., Khan S., Hussain S. Using magnetic nanoparticles/MIP-based electrochemical sensor for quantifi cation of tetracycline in milk samples // J. Electroanal. Chem. 2021. Vol. 900. P. 115713–115730. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2021.115713
  12. Zhao X., Hu W., Wang Y., Zhu L., Yang L., Sha Z., Zhang J. Decoration of graphene with 2-aminoethanethiol functionalized gold nanoparticles for molecular imprinted sensing of erythrosine // Carbon. 2018. Vol. 127. P. 618–626. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.11.041
  13. Lopez R., Khan S., Wong A. Development of a new electrochemical sensor based on Mag-MIP selective toward amoxicillin in different samples // Front. Chem. 2021. Vol. 9. P. 615602–615620. https://doi.org/10.3389/fchem.2021.615602
  14. Yu J., Tang W., Wang F., Zhang F., Wang Q., He P. Simultaneous detection of streptomycin and kanamycin based on an all-solid-state potentiometric aptasensor array with a dual-internal calibration system // Sens. Actuators B: Chem. 2020. Vol. 311. P. 127857–127865. https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.127857
  15. Heinz H., Pramanik C., Heinz O., Ding Y., Mishra R. K., Marchon D., Ziolo R. F. Nanoparticle decoration with surfactants: Molecular interactions, assembly, and applications // Surface Science Reports. 2017. Vol. 72, № 1. P. 1–58. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2017.02.001
  16. Зиятдинова Г. К., Антонова Т. С., Мубаракова Л. Р., Будников Г. К. Амперометрический сенсор на основе наночастиц диоксида олова и цетилпиридиния бромида для определения ванилина // Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73, № 8. С. 632–640. https://doi.org/10.1134/S0044450218080121
  17. Ferreira L. M., Dutra de Souza F., Vieira I. C. Electrochemical sensor based on rhodium nanoparticles stabilized in zwitterionic surfactant for p-coumaric acid analysis // Canadian J. Chem. 2017. Vol. 95, № 2. Р. 113–119. https://doi.org/10.1139/cjc-2016-0338
  18. Saleh G. A., Badr I. H. A., Nour El-Deen D. A. M., Derayea S. M. Novel potentiometric sensor for the selective determination of cefotaxime sodium and its application to pharmaceutical analysis // IEEE Sensors J. 2020. Vol. 20, № 7. Р. 3415–3422. https://doi.org/10.1109/JSEN.2019.2960034
  19. Кулапина Е. Г., Мурсалов Р. К., Кулапина О. И., Анкина В. Д., Чердакова Е. Н. Модифицированные планарные сенсоры для определения цефепима // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89, № 3. C. 5–13. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-3-5-13
  20. Hernández E., del Valle M. Multisensory-electroanalytical systems based on disposable screen-printed sensors for pharmaceutical analysis // TrAC. 2008. Т. 27, № 3. С. 199–209.
  21. Кулапина Е. Г., Дубасова А. Е., Кулапина О. И., Анкина В. Д. Мультисенсорные системы типа «электронный язык» для раздельного определения цефотаксима и цефазолина // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2021. Т. 21, вып. 1. С. 4–11. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2021-21-1-4-11
  22. Паршина А. В., Сафронова Е. Ю., Колганова Т. С. Перфторсульфокатионообменные мембраны с функционализированными углеродными нанотрубками в потенциометрических сенсорах для анализа фармацевтических препаратов никотиновой кислоты // Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77, № 2. С. 176–187. https://doi.org/10.31857/S0044450222020116
  23. Ельникова А. С., Колганова Т. С., Паршина А. В., Бобрешова О. В. Потенциометрическая мультисенсорная система на основе мембран МФ-4СК, содержащих оксид кремния с функционализированной поверхностью, для определения ионов сульфаниламида и калия // Сорбц. и хроматогр. процессы. 2020. Т. 20, № 5. С. 615–623. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/3054
  24. Кетруш Е. Ф., Мурсалов Р. К., Силаев Д. В., Русанова Т. Ю. Спектрофотометрическое определение некоторых β-лактамных антибиотиков в их бинарных смесях с использованием метода проекций на латентные структуры // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2023. Т. 23, вып. 4. С. 392–403. https://doi.org/10.18500/1816-9775-2023-23-4-392-403
  25. Амелин В. Г., Шаока З. А. Ч., Большаков Д. С., Третьяков А. В. Цифровая цветометрия индикаторных тест-систем с использованием смартфона и хемометрического анализа при определении тетрациклинов в лекарственных препаратах // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65, вып. 7. С. 17–27. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226507.6568
  26. Родионова О. Е., Померанцев А. Л. Хемометрика: достижения и перспективы // Успехи химии. 2006. Т. 75, № 4. С. 302–321. https://doi.org/10.1070/RC2006v075n04ABEH003599
  27. Vignaduzzo S. E., Maggio R. M., Olivieri A. C. Why should the pharmaceutical industry claim for the implementation of second-order chemometric models-A critical review // J. Pharm. Biomed. Anal. 2019. Vol. 176. P. 112965. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2019.112965
  28. El-Gindy A., Hadad G. M. Chemometrics in pharmaceutical analysis: An introduction, review, and future perspectives // Journal of AOAC International. 2012. Vol. 95, № 3. P. 609–623. https://doi.org/10.5740/jaoacint.sge_el-gindy
  29. Cornejo-Baez A. A. Chemometrics: a complementary tool to guide the isolation of pharmacologically active natural products // Drug Discovery Today. 2020. Vol. 25, № 1. P. 27–37. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2019.09.016

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».