Перечень условных обозначений 4
Введение 5
Глава 1. Литературный обзор 6
1.1 Мицеллообразование и мицеллы 6
1.2. Супрамолекулярные растворители 12
1.3 Алкилполиглюкозиды 28
1.4 Способы пробоподготовки и определения адреналина в биологических жидкостях 31
Заключение 37
Глава 2. Экспериментальная часть 39
2.1 Оборудование 39
2.2 Реактивы и материалы 40
2.3 Приготовление и хранение растворов 41
2.4 Пробоотбор и подготовка проб 42
2.5 Изучение физико-химических параметров и состава супрамолекулярных растворителей 42
Глава 3. Результаты и их обсуждение 44
3.1 Теоретические и экспериментальные предпосылки 44
3.2 Выбор метода анализа и способа детектирования 49
3.3 Оптимизация проведения дериватизации 51
3.3.1 Время и температура термостатирования 51
3.3.2 Концентрация раствора о-фенилендиамина 52
3.4. Оптимизация микроэкстракционного извлечения 53
3.4.1 Природа алкилполиглюкозида 53
3.4.2 Природа и объем кислоты 53
3.4.3 Концентрация ПАВ 55
3.4.4 Природа и концентрация соли 55
3.4.5 Объем раствора деривата 56
3.5 Исследование состава фаз 57
3.6 Разработанный способ определения адреналина в моче 58
3.7 Аналитические характеристики разработанного способа 59
3.8 Анализ реальных объектов 60
Список достижений по итогам исследования 64
Выводы 65
Благодарности 66
Список литературы 67
Для определения веществ в пробах со сложной матрицей в схему анализа вводится этап пробоподготовки. Зачастую он заключается в выделении и концентрировании целевого аналита посредством экстракции. Классические подходы к жидкостно-жидкостной экстракции подразумевают применение органических растворителей для выделения гидрофобных аналитов из водных проб. Однако они не всегда эффективны и безопасны для окружающей среды. Поэтому в настоящее время разрабатывается ряд новых подходов, направленных на миниатюризацию, автоматизацию процедур анализа и поиск экологически безопасных экстрагентов. Среди таких экстрагентов выделяют ионные жидкости, глубокие эвтектические растворители, растворители с переключаемой гидрофильностью и супрамолекулярные растворители. Последние получают из растворов поверхностноактивных веществ (ПАВ), способных к образованию мицелл и солюбилизации аналитов. Альтернативой применяемым ранее ПАВ являются биоразлагаемые неионогенные ПАВ - алкилполиглюкозиды.
Цель работы: изучение возможностей применения алкилполиглюкозидов и образуемых ими супрамолекулярных растворителей для микроэкстракционного выделения аналитов из биологических жидкостей.
Задачи:
1. Изучить ряд алкилполиглюкозидов и найти условия выделения фазы супрамолекулярного растворителя;
2. Исследовать физико-химические свойства и состав полученных супрамолекулярных растворителей, а также их экстракционные возможности на примере определения адреналина в пробах мочи;
3. Разработать способ микроэкстракционного извлечения адреналина для его последующего определения методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с флуориметрическим детектированием;
4. Проверить разработанный способ на реальных пробах и подтвердить его правильность методом «введено-найдено» и референтным методом.
В настоящее время супрамолекулярные растворители находят широкое применение в аналитической химии. В качестве прекурсоров создания таких систем часто применяют классические ионогенные и неионные ПАВ, а также вещества, которые проявляют свойства ПАВ в определённых условиях, например высшие спирты и органические кислоты, первичные амины. Все описанные системы имеют свои преимущества и недостатки. Высшие спирты и органические кислоты применяются в сочетании с органическими растворителями (ТГФ), что не позволяет относить их к методам зелёной химии. Также как и системы на основе классических ПАВ, которые в силу своей устойчивости могут накапливаться в окружающей среде. Системы на основе алкиламинов образуются только в щелочной среде, что ограничивает круг их применения только устойчивыми в данных условиях аналитами.
Среди неионогенных ПАВ внимание привлекает класс биоразлагаемых ПАВ - алкилполиглюкозидов, которые получают из возобновляемого природного сырья. АПГ представляют собой соединения глюкозы и высших спиртов, способны быстро разлагаться в условиях окружающей среды. Благодаря наличию гидроксильных групп АПГ способны к образованию водородных связей с аналитами и имеют высокую солюбилизирующую способность. Уникальная природа АПГ послужила предпосылкой к возможности создания на их основе новых супрамолекулярных растворителей, ранее не представленных в литературе.
Определение адреналина в моче является важной диагностической задачей, так как позволяет выявлять опухолевые заболевания надпочечников на ранних стадиях и предполагает неинвазивный отбор пробы. Для этого применяют различные способы анализа, такие как флуориметрия, электрохимические методы, способы на основе ВЭЖХ с флуориметрическим или амперометрическим детектированием. Однако некоторые из них являются недостаточно точными и чувствительными для решения поставленной задачи. Кроме того, некоторые подходы подразумевают использование экстрагентов, небезопасных для окружающей среды.
Таким образом, разработка точного и эффективного способа определения адреналина в моче с предварительным извлечением в супрамолекулярный растворитель на основе экологически безопасных АПГ является актуальной аналитической задачей.
Выводы
1. Предложены новые супрамолекулярные растворители на основе алкилполиглюкозидов и карбоновых кислот. Изучены их физико-химические свойства, определены условия разделения фаз и предложен механизм процесса коацервации.
2. Изучены и оптимизированы условия дериватизации аналита и микроэкстракционного выделения деривата. Достигнута степень извлечения 95%.
3. Разработан способ определения адреналина в моче с применением супрамолекулярных растворителей на основе алкилполиглюкозида и гептановой кислоты.
4. Предел обнаружения составил 10 нг/л, относительное стандартное отклонение менее 7 %.
5. Предложенный способ может быть рекомендован для введения в клиническую практику, как неинвазивный способ анализа.
[1] К. Холмберг, Б. Йёнссон, Б. Кронберг, and Б. Линдман, Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.
[2] S. Sharma, S. Kori, and A. Parmar, “Surfactant mediated extraction of total phenolic contents (TPC) and antioxidants from fruits juices,” Food Chem., vol. 185, pp. 284288, 2015, doi: 10.1016/j.foodchem.2015.03.106.
[3] R. Hosseinzadeh, K. Khorsandi, and S. Hemmaty, “Study of the Effect of Surfactants on Extraction and Determination of Polyphenolic Compounds and Antioxidant Capacity of Fruits Extracts,” PLoS One, vol. 8, no. 3, pp. 1-7, 2013, doi: 10.1371/journal.pone.0057353.
[4] J. Eastoe, J. Dalton, P. Rogueda, D. Sharpe, J. Dong, and J. R. P. Webster, “Interfacial properties of a catanionic surfactant,” Langmuir, vol. 12, no. 11, pp. 2706-2711, 1996, doi: 10.1021/la960123q.
[5] I. Ullah, A. Shah, A. Badshah, A. Shah, N. A. Shah, and R. Tabor, “Surface, aggregation properties and antimicrobial activity of four novel thiourea-based nonionic surfactants,” Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., vol. 464, pp. 104109, 2015, doi: 10.1016/j.colsurfa.2014.10.002.
[6] E. R. Crooks, J. Eastoe, and A. Beeby, “Photoexcited fullerene species in Triton- X100 micelles,” J. Chem. Soc. - Faraday Trans., vol. 93, no. 23, pp. 4131-4136, 1997, doi: 10.1039/a704990k.
[7] P. C. Griffiths, N. Hirst, A. Paul, S. M. King, R. K. Heenan, and R. Farleyt, “Effect of ethanol on the interaction between poly(vinylpyrrolidone) and sodium dodecyl sulfate,” Langmuir, vol. 20, no. 16, pp. 6904-6913, 2004, doi: 10.1021/la049348o.
[8] D. C. Steytler, D. L. Sargeant, B. H. Robinson, J. Eastoe, and R. K. Heenan, “Lamellar Aggregates in the L2 Phase of a Nonionic Silicone Surfactant (L77-OH),” Langmuir, vol. 10, no. 7, pp. 2213-2218, 1994, doi: 10.1021/la00019a030.
[9] F. J. Ruiz, S. Rubio, and D. Perez-Bendito, “Tetrabutylammonium-induced coacervation in vesicular solutions of alkyl carboxylic acids for the extraction of organic compounds,” Anal. Chem., vol. 78, no. 20, pp. 7229-7239, 2006, doi: 10.1021/ac060427+.
[10] D. Blankschtein, G. M. Thurston, and G. B. Benedek, “Phenomenological theory of equilibrium thermodynamic properties and phase separation of micellar solutions,” J. Chem. Phys., vol. 85, no. 12, pp. 7268-7288, 1986, doi: 10.1063/1.451365.
[11] D. C. Steytler, T. R. Jenta, B. H. Robinson, J. Eastoe, and R. K. Heenan, “Structure of reversed micelles formed by metal salts of bis(ethylhexyl) phosphoric acid,” Langmuir, vol. 12, no. 6, pp. 1483-1489, 1996, doi: 10.1021/la950669x.
[12] S. Das, R. P. Mandal, B. Mandal, and S. De, “Enhanced Hydrodynamic Radius of AOT/n-heptane/Water Reverse Micellar System Through Altered Electrostatic Interactions and Molecular Self-Assemblies,” J. Fluoresc., vol. 31, no. 5, pp. 14751488, 2021, doi: 10.1007/s10895-021-02760-x.
[13] I. Benito, M. A. Garcia, C. Monge, J. M. Saz, and M. L. Marina, “Spectrophotometric and conductimetric determination of the critical micellar concentration of sodium dodecyl sulfate and cetyltrimethylammonium bromide micellar systems modified by alcohols and salts,” Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., vol. 125, no. 2-3, pp. 221-224, 1997, doi: 10.1016/S0927-7757(97)00014-9.
[14] M. S. Alam, S. K. Rajendran, J. H. Mondal, E. Linda, and A. M. Siddiq, “The micellar and thermophysical studies of a surfactant, sodium dodecyl sulfate with a hydrotrope, 3-Nitrobenzene sulfonic acid sodium salt,” J. Mol. Liq., vol. 315, 2020, doi: 10.1016/j.molliq.2020.113815.
[15] S. A. Khan and A. M. Asiri, “Physicochemical and Critical Micelle Concentration (CMC) of Cationic (CATB) and Anionic (SDS) Surfactants with Environmentally Benign Blue Emitting TTQC Dye,” J. Fluoresc., vol. 25, no. 6, pp. 1595-1599, 2015, doi: 10.1007/s10895-015-1621-2.
...