Разработка множественных аналитических меток для летучих органических соединений по результатам сорбции на квантовых точках CdS в хитозане без и с модификацией Родамином 6Ж
Аннотация
сред и детектирования летучих органических соединений. Такие решения могут быть потенциально
применены для разработки оптических, сорбционных газовых сенсоров, наполнителей умных
этикеток, тест-систем с различными носителями для детектирования химических биомаркеров в
живых системах. Для решения задачи предлагается разработать и изучить свойства модификаторов
на основе квантовых точек сульфида кадмия.
Цель работы - изучение сорбционных свойств квантовых точек CdS, полученных по улучшенной
в направлении «зеленой химии» методике, со стабилизирующей чистой и модифицированной
родамином 6Ж оболочками из хитозана.
Сорбционные свойства различных фаз на основе квантовых точек изучали при температуре
22±1 оС высоко чувствительным прямым методом пьезокварцевого микровзвешивания с разрешением
до 10-9 г по массе сорбента в парах летучих соединений. Оценивали избирательность фаз на
основе квантовых точек сульфида кадмия в хитозане малых масс (5-10 мкг) по отношению к летучим
органическим соединениям разных классов. Относительную избирательность и чувствительность
взвешивания паров на разных фазах оценивали по параметрам A(i/j), показывающим, во сколько
раз отличаются сорбционные свойства фаз CdS в хитозане без и с добавлением родамина 6Ж.
Установлено, что вещества, входящие в одну группу избирательности по показателям A(i/j),
например, вода и этанол, имеют разные скорости сорбции. Метод прямого взвешивания позволяет
оценивать скорость сорбции и десорбции, емкость фаз сорбентов. Эта особенность может быть
применена для решения задач раздельного детектирования паров, они могут быть идентифицированы
в разные моменты экспозиции пьезовесов с фазами на основе квантовых точек CdS в хитозане без
и с добавлением родамина 6Ж. Модификация хитозана родамином 6Ж изменяет сорбционные
свойства квантовых точек в хитозане, что может быть применено для инжениринга новых сорбентов
для сенсорных систем. Предложены простые алгоритмы решения задач распознавания паров
летучих соединений по расчетным показателям даже для неселективных сорбционных систем.
Программирование подхода может значительно повысить экспрессность принятия решения в
интегральных аналитических системах, например, «электронных носов» на основе сенсоров, в том
числе с изученными фазами. Установлено, что масса фазы на основе квантовых точек сульфида
кадмия в хитозане не влияет на сорбционные свойства в диапазоне микромасс, что является
традиционным для наноструктур. Изменение люминесцентных свойств фаз на основе сульфида
кадмия, как возможного визуально фиксируемого аналитического отклика, будут обсуждены в
следующей работе.
Ключевые слова: квантовые точки, сульфид кадмия, сорбция, летучие соединения, анали-
тическая информация, множественные метки.
Полный текст:
PDFЛитература
REFERENCES
Novikova L.B., Kuchmenko T.A. [Analytical Capabilities of Artificial Smell and Taste Systems]. Vestnik VGUIT [Proceeding of VSUET], 2019, vol. 81, no. 3, pp. 236-241 (in Russian).
Budnikov G.K., Brainina Kh.Z., Vlasov Iu.G. Problemy analiticheskoj himii. Tom 14. Himicheskie sensory [Problems of analytical chemistry. Volume 14. Chemical sensors] St. Petersburg, Science. 2011. 127 p. (in Russian).
Kuchmenko Т.А. Metod p'ezokvarcevogo mikrovzveshivaniya v gazovom organicheskom analize. Diss. dokt. chem. nauk [Method of piezoquartz microbalance in gaseous organic analysis. Dr. chem. sci. diss.]. Saratov, 2003. 473 p. (in Russian).
Kuchmenko T., Umarkhanov R., Lvova L. E-nose for the monitoring of plastics catalytic degradation through the released volatile organic compounds (vocs) detection. Sensors and Actuators B: Chemical., 2020, vol. 322, article 128585. doi: 10.1016/j.snb.2020.128585.
Willmann J. K., Bruggen N., Dinkelborg L. M., Gambhir S. S. Molecular imaging in drug development. Nat. Rev. Drug. Discov.,2008, vol. 7, pp. 591-607.
Atreya R., Goetz M. Molecular imaging in gastroenterology. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepayol., 2013, vol. 10, pp. 704-712.
Carter K.P., Young A.M., Palmer A.E. Fluorescent sensors for measuring metal ions in living systems. Chem. Rev., 2014, vol. 114, pp. 4564-4601.
Guo Z., Park S., Yoon J., Shin I. Recent progress in the development of near-infrared fluorescent probes for bioimaging applications. Chem. Soc. Rev., 2014, vol. 43, pp.16-29.
Martynov V.I., Pakhomov A.A., Popova N.V., Deev I.E., Petrenko A.G. [Synthetic fluorophores for visualization of biomolecules in living systems]. Acta Naturae, 2016, vol. 8 no. 4. pp. 36-46. (in Russian).
Zlotina M.M., Emel'ianov V.V., Chirkova T.V. [Fluorescent sensors used to study the role of second messengers in cell signaling] Vestnik SPBGU [Bulletin of St. Petersburg State University], 2011, vol. 2, pp.100-118. (in Russian).
Yan Y., Zhu S., Chen Z., Ji Y. [Fluorescent H2S sensor and its application for bioimaging]. Zh. prikl. Spektr [J. Applied Spectrosc.], 2022, vol. 89, no. 1, pp. 139-148. (in Russian)
Liu Y., Feng X., Yu Y., Zhao Q., Tang C., Zhang J. A review of bioselenol-specific fluorescent probes: synthesis, properties, and imaging applications. Anal. Chim. Acta, 2020, vol. 1110, pp. 141-150. doi:10.1016/j.aca.2020.03.027
Wang F., Yang X., Zhan Q., Nandi C.K. Recent Advances in Fluorescent Probes for Super-Resolution Microscopy. Front. Chem., 2021, vol. 9. doi: 10.3389/fchem.2021.698531.
Yang Y., Gao F., Wang Y., Li H., Zhang J., Sun Z., Jiang Y. Fluorescent Organic Small Molecule Probes for Bioimaging and Detection Applications. Molecules, 2022, vol. 27, article 8421. doi.:10.3390/ molecules27238421.
Xie C., Luo K., Tan L., Yang Q, Zhao X., Zhou L. A Review for In Vitro and In Vivo Detection and Imaging of Gaseous Signal Molecule Carbon Monoxide by Fluorescent Probes. Molecules, 2022, vol. 27, article 8842. doi: 10.3390/ molecules27248842.
Wang, L., Ran X, Tang H., Cao D. Recent advances on reaction-based amine fluorescent probes. Dyes and Pigments, 2021, vol. 194, article 109634. doi:10.1016/j.dyepig.2021.109634.
Dou W.-T., Han H.-H., Sedgwick A.C., Zhu G.-B., Zang Y., Yang X.-R., Yoon J., James T.D., Li J., He X.-P. Fluorescent probes for the detection of disease-associated biomarkers. Science Bulletin, 2022, vol. 67, no. 8, pp. 853-878. doi: 10.1016/j.scib.2022.01.014.
Kuchmenko T.A., Dorovskaia E.S., Menzhulina D.A., Umarkhanov R.U. Mobil'noe ustrojstvo na osnove massiva sensorov dlya analiza bioprob malogo ob"ema [A mobile device based on an array of sensors for the analysis of biosamples of small volume]. Patent RF, no. 2764964, 2021. (in Russian).
Kuchmenko T. A., Umarkhanov R. U., Cornejo T. J. [Study of sorption properties of carboxylated carbon nanotubes on a baw-type piezo micobalance]. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy [Sorption and Chromatographic Processes], vol. 21, no. 3, pp. 336-346. doi: 10.17308/ sorpchrom.2021.21/3467 (in Russian).
Kuchmenko T. A., Umarkhanov, R. U., Menzhulina D. A. [Biohydroxyapatite is a new phase for selective microbalancing of vapors of organic compounds, markers of inflammation, in the nasal mucus of calves and humans Message 1. Sorption in model systems] Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy [Sorption and Chromatographic Processes], 2021, vol. 21, no. 2, pp. 142-152. doi: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3348 (in Russian).
Kuchmenko T. A., Umarkhanov, R. U., Menzhulina D. A. [Biohydroxyapatite is a new phase for selective microsuspension of vapors-markers of inflammation in the nasal mucus of calves and humans Message 2. Analysis of real objects]. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy [Sorption and Chromatographic Processes], 2021, vol. 21, no. 2, pp. 216-224. doi: 10.17308/sorpchrom.2021.21/3355 (in Russian).
Kuchmenko T.A., Shuba A.A., Belskikh N.V. [An example of solving identification problems in the method of piezoquartz microbalance of mixtures of some organic compounds]. Analytika i Kontrol’ [Analytics and Control], 2012. vol. 16, no. 2, pp. 151 -161 (in Russian).
Kuchmenko T. A., Shuba A.A., Umarkhanov, R. U., Chernitskii A. Portable Electronic Nose for Analyzing the Smell of Nasal Secretions in Calves: Toward Noninvasive Diagnosis of Infectious Bronchopneumonia. Vet Sci., 2021, vol. 8, no. 5, pp.74. doi: 10.3390/vetsci8050074.
Kuchmenko T. A., Shuba A.A., Umarkhanov, R. U., L'vova L. The New Approach to a Pattern Recognition of Volatile Compounds: The Inflammation Markers in Nasal Mucus Swabs from Calves Using the Gas Sensor Array. Chemosensors, 2021, vol. 9, pp. 116. doi: 10.3390/chemosensors9060116.
Kuchmenko T.A., Umarkhanov R.U. Peculiarities of Microweighing of Trace Quantities of Alkylamines On Polymer And Solid-State Thin Films. J. Analyt. Chem. (Rus.), 2013, vol. 68, no. 4, pp. 368-375.
Voytkevich S.A. Efirnye masla dlya parfyumerii i aromaterapii [Essential oils for perfumery and aromatherapy]. Moscow, Food industry. 1999. 329 p. (in Russian).
DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2023.27.3.001
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.