Изображение на обложке

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ МУЛЬТИСЕНСОРНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИАРИЛЕНФТАЛИДАМИ СТЕКЛОУГЛЕРОДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАРФАРИНА

R. A. Zilberg, Yu. A. Yarkaeva, D. I. Dubrovsky, L. R. Zagitova, V. N. Maistrenko

Аннотация


Разработаны вольтамперометрические сенсоры и сенсорная система на основе стеклоуглеродных электродов, модифицированных полиариленфталидами – хлорированными полифталидилиденфлуореном, полифталидилидендифенилом и бромированным полифталидилидендифенилом, для распознавания и определения варфарина. Изучены электрохимические и аналитические характеристики сенсоров. Установлены оптимальные условия регистрации вольтамперограмм варфарина: диапазон рабочих потенциалов 0.5 ÷ 1.2 В, скорость развертки потенциалов 20 мВ/с, время выдерживания электрода в анализируемом растворе 30 с, pH фонового электролита 6.86 (Na2HPO4 + KH2PO4). По  значениям тангенса угла наклона зависимости lg ip = lg v + const (Δlg ip/Δlg v = 0.7÷ 0.9) установлено, что лимитирующей стадией процесса окисления варфарина является преимущественно адсорбция деполяризатора на поверхности полимерного модификатора. Линейный характер зависимости максимального тока окисления варфарина от концентрации сохраняется в диапазоне 0.3·10-6 ÷ 0.5·10-3 М. При определении содержания варфарина в модельных растворах методом «введено-найдено», относительное стандартное отклонение не превышает 4.6 %, относительная погрешность не превышает 11.1 %. С использованием методов хемометрики: метода главных компонент (МГК) и метода формального независимого моделирования аналогий классов (SIMCA) показана возможность распознавания препаратов варфарина без выделения действующих веществ в лекарственных формах, что позволяет различать лекарственные средства различных производителей. При этом заметно упрощается процедура пробоподготовки, снижаются стоимость и время анализа. Показано, что использование мультисенсорной системы типа «электронный язык» существенно повышает процент правильно распознанных образцов по сравнению с регистрацией вольтамперограмм на одном сенсоре. Доля правильно распознанных образцов составляет 97-100 %.

Ключевые слова: варфарин, вольтамперометрия, полиариленфталид, модифицированные электроды, сенсорная система

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.003


Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


REFERENCES

Bokeria O.L., Kopaliani T.I. [Will we give up warfarin?]. Annaly aritmologii [Annals of arrhythmology], 2016, vol. 13, pp. 87-95 (in Russian).

Bandforuzi S. R., Hadjmohammadi M.R. Solvent bar microextraction using a reverse micelle containing extraction phase for the determination of warfarin from human plasma by high performance liquid chromatography. J. Chromatogr. A, 2017, vol. 1496, pp. 1-8. DOI: 10.1016/j.chroma.2017.03.037

Alshogran O.Y., Ocque A.J. Zhao J., Day B.W., Leblond F.A., Pichette V., Nolin T.D. Determination of warfarin alcohols by ultra-high performance liquid hromatography-tandem mass spectrometry: application to in vitro enzymekinetic studies. J. Chromatogr. A, 2014, vol. 944, pp. 63-68. DOI: 10.1016/j.jchromb.2013.11.014

Krishna Kumar D., Gopal Shewade D., Parasuraman S., Rajan S., Balachander J., Sai Chandran B.V., Adithan C. Estimation of plasma levels of warfarin and 7-hydroxy warfarin by high performance liquid chromatography in patients receiving warfarin therapy. J. Young Pharm., 2013, vol. 5, pp. 13-17. DOI: 10.1016/j.jyp.2013.02.001

Hadjmohammadi M., Ghambari H. Three-phase hollow fiber liquid phase microextraction of warfarin from human plasma and its determination by high performance liquid chromatography. J. Pharm. Biomed. Anal., 2012, vol. 61, pp. 44-49. DOI: 10.1016/j.jpba.2011.11.019

Lomonaco T., Ghimenti S., Piga I., Onor M., Melai B., Fuoco R., Di Francesco F. Determination of total and unbound warfarin and warfarin alcohols inhuman plasma by high performance liquid chromatography with fluorescence detection. J. Chromatogr. A., 2013, vol. 1314, pp. 54-62. DOI: 10.1016/j.chroma.2013.08.091

Valliappan K., Vaithiyanathan S.J., Palanivel V. Direct chiral HPLC method for the simultaneous determination of warfarin enantiomers and its impurities in raw material and pharmaceutical formulation. Application of chemometric protocol, Chromatographia, 2013, vol. 76, pp. 287-292. DOI: 10.1007/s10337-012-2373-7

Malakova J., Pavek P., Svecova L., Jokesova I., Zivny P., Palicka V. New high performance liquid chromatography method for the determination of (R)-warfarin and (S)-warfarin using chiral separation on a glycopeptides based stationary phase. J. Chromatogr. A, 2009, vol. 877, pp. 3226-3230. DOI: 10.1016/j.jchromb.2009.07.009

Locatelli I., Kmetec V., Mrhar A., Grabnar I. Determination of warfarin enantiomers and hydroxylated metabolites in human blood plasma by liquid chromatography with achiral and chiral separation. J. Chromatogr. A, 2005, vol. 818, pp. 191-198. DOI: 10.1016/j.jchromb.2004.12.024

Zuo Z., Wo S.K., Lo C.M.Y., Zhou L.M. Cheng G., You J.H.S. Simultaneous measurement of S-warfarin, R-warfarin, S-7-hydroxywarfarin and R-7-hydroxywarfarin in human plasma by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. J. Pharm. Biomed. Anal., 2010, vol. 52, pp. 305-310. DOI: 10.1016/j.jpba.2010.01.005

Yau W.-P., Chan E. Chiral CE separation of warfarin in albumin containing samples. J. Pharm. Biomed. Anal., 2002, vol. 28, pp. 107-123. DOI: 10.1016/S0731-7085(01)00604-5

Smirnova T.D., Nevryueva N.V., Shtykov S.N., Kochubei V.I., Zhemerichkin D.A. Determination of warfarin by sensitized fluorescence using organized media. J. Electroanal. Chem., 2009, vol. 64, pp.1142-1147. DOI: 10.1134/S1061934809110045

Capitàn-Vallvey L.F., Deheidel M.K.A., Avidad R. Determination of warfarin in waters and human plasma by solid-phase room-temperature transmitted phosphorescence. Arch. Environ. Contam. Toxicol., 1999, vol. 37, pp. 1-6. DOI: 10.1007/s002449900483

Armas G., Miro M., Estela J.M., Cerda V. Multisyringe flow injection spectrofluorimetric determination of warfarin at trace levels with on-line solid-phase preconcentration. Anal. Chim. Acta, 2002, vol. 467, pp. 13-23. DOI: 10.1016/S0003-2670(02)00092-2

Sidel'nikov A.V., Zil'berg R.A., Yarkaeva Yu.A., Maistrenko V.N., Kraikin V.A. Voltammetric identification of antiarrhythmic medicines using principal component analysis. J. Analyt. Chem., 2015, vol. 70, pp. 1261-1266. DOI: 10.1134/S1061934815100159

Zil'berg R.A., Yarkaeva Y.A., Maksyutova E.I., Sidel'nikov A.V., Maistrenko V.N. Voltammetric identification of insulin and its analogues using glassy carbon electrodes modified with polyarylenephthalides. J. Analyt. Chem., 2017, vol. 72, pp. 402-409. DOI: 10.1134/S1061934817040177

Zilberg R.A., Sidelnikov A.V., Yarkaeva Yu.A., Kabirova L.R., Maistrenko V.N. [Identification of medicines based on bisoprolol using voltammetric "electronic tongue"]. Vestnik Bashkirskogo universiteta [Bulletin of Bashkir University], 2017, vol. 22, no 2, pp. 356-363 (in Russian).

Zilberg R.A., Yarkaeva Yu.A., Dubrovsky D.I., Khabletdinova A.I., Maistrenko V.N. [Voltammetric "electronic tongue" for recognition of methionine-containing pharmaceuticals]. Butlerovskie soobshcheniia [Butlerov Communications], 2018, vol.56, no.11, pp. 32-37 (in Russian).

Baldwin E.A., Bai J.H., Plotto A., Dea S. Electronic noses and tongues: applications for the food and pharmaceutical industries. Sensors, 2011, vol. 11, pp. 4744-4766. DOI: 10.3390/s110504744

Woertz K., Tissen C., Kleinebudde P., Breitkreutz J. Taste sensing systems (electronic tongues) for pharmaceutical applications. Int. J. Pharm., 2011, vol. 417, pp. 256-271. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2010.11.028

Maistrenko V.N., Evtyugin G.A., Sidelnikov A.V., Vol'tamperometricheskii elektronnyi iazyk. Problemy analiticheskoi khimii. T. 14. Khimicheskie sensory. [Voltammetric electronic language. Problems of analytical chemistry. Vol. 14. Chemical sensors], Moscow: Nauka, 2011 (in Russian).

Sidel'nikov A.V., Zil'berg R.A., Kudasheva F.K., Maistrenko V.N., Yunusova G.F., Sapel'nikova S.V. Voltammetric identification of multicomponent solutions using principal components analysis. J. Analyt. Chem., 2008, vol. 63, pp. 975-981. DOI: 10.1134/S1061934808100092

Vlasov Yu.G., Legin A.V., Rudnitskaya A.M. [Electronic tongue – chemical sensor systems for the analysis of aqueous media]. Ros. Him. ZHurn. [Russian chemical journal], 2008, vol. 52, no. 2, pp. 101-112 (in Russian).

Budnikov, G.K., Evtyugin, G.A., Maistrenko V.N. Modifitsirovannye elektrody dlia vol'tamperometrii v khimii biologii i meditsine [Modified electrodes for voltammetry in chemistry of biology and medicine]. Moscow, BINOM. Laboratoriya znanij, 2010. 416 p. (in Russian).

Maistrenko V.N., Evtyugin G.A., Zilberg R.A. Enantioselektivnye vol'tamperometricheskie sensory [Enantioselective voltammetric sensors]. Ufa, Izdatel'stvovo BashGU, 2018. 188 p. (in Russian).

Pomerantsev A.L. Chemometrics in Excel. New York, Wiley, 2014. 336 p.

Brereton R.G. Chemometrics: Data Analysis for the Laboratory and Chemical Plant. Chichester, UK, Wiley, 2003. 497 p.

Azab S.M. A comprehensive structural comparison between cellulose and starch polymers functionalized cobalt nanoparticles sensors for the nanomolar detection of paracetamol. J. Electroanal. Chem., 2019, vol. 840, pp. 319-327. DOI: 10.1016/j.jelechem.2019.04.011

Taei M., Abedi F. New modified multiwalled carbon nanotubes paste electrode for electrocatalytic oxidation and determination of warfarin in biological and pharmaceutical samples. Chinese J. Catal., 2016, vol. 37, pp. 436-445. DOI: 10.1016/S1872-2067(15)61039-7

Taei M., Hasanpour F., Bashi F., Tavakkoli N., Rasouli N. Highly selective differential pulse voltammetric determination of warfarin in pharmaceutical and biological samples using MnFe2O4/MWCNT modified carbon paste electrode. Microchem. J., 2016, vol. 129, pp. 166-172. DOI: 10.1016/j.microc.2016.06.022

Li Y.C., Zhang L., Liu J., Zhou S.F., Al-Ghanim K.A., Mahboob S., Ye B.C., Zhang X.J. A novel sensitive and selective electrochemical sensor based on molecularly imprinted polymer on a nanoporous gold leaf modified electrode for warfarin sodium determination. RSC Adv., 2016, vol. 6, pp. 43724-43731. DOI: 10.1039/c6ra05553b

Gholivand M.B., Mohammadi-Behzad L. An electrochemical sensor for warfarin determination based on covalent immobilization of quantum dots onto carboxylated multiwalled carbon nanotubes and chitosan composite film modified electrode. Mater. Sci. Eng., 2015, vol. 57, pp. 77-87. DOI: 10.1016/j.msec.2015.07.020

Gholivand M.B., Torkashvand M. Electrooxidation behavior of warfarin in Fe3O4 nanoparticles modified carbon paste electrode and its determination in real samples. Mater. Sci. Eng., 2014, vol. 48, pp. 235-242. DOI: 10.1016/j.msec.2014.12.003

Rezaei B., Rahmanian O., Ensafi A.A. An electrochemical sensor based on multiwall carbon nanotubes and molecular imprinting strategy for warfarin recognition and determination. Sens. Actuators, 2014, vol. 196, pp. 539-545. DOI: 10.1016/j.snb.2014.02.037

Yawari, I., Kaykhaii, M. Determination of (S)-Warfarin using activated screenprinted gold electrode modified with gold nanoparticles enantioselective molecular imprinted polymer. Anal. Methods, 2017, vol. 9, pp. 6583-6589. DOI: 10.1039/c7ay02031g

Salazkin, S.N., Shaposhnikova, V.V., Machulenko, L.N., Gileva, N.G., Kraikin, V.A., Lachinov, A.N. Synthesis of polyarylenephthalides prospective as smart polymers. Polym. Sci. A, 2008, vol. 50, pp. 243-259. DOI: 10.1134/S0965545X08030024

Gileva N.G., Sedova E.A., Yangirov T.A., Salazkin S.N., Kraykin V.A. [Synthesis of 4-halogen-substituted polyarylenephthalides]. Vestnik Bashkirskogo universiteta [Bulletin of Bashkir University], 2018, vol. 23, no. 4, pp. 1001-1006 (in Russian).

Budnikov G.K., Maistrenko V.N., Vyaselyov M.R. Osnovy sovremennogo elektrokhimicheskogo analiza [Fundamentals of modern electrochemical analysis]. Moscow, Mir, 2003. 588 p. (in Russian).

Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical methods. Fundamentals and applications. New York, Wiley, 2004. 864 р.




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.003

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.