Изображение на обложке

Вольтамперометрическое определение кортизола на электроде, модифицированном частицами золота и молекулярно импринтированным полипирролом

I. A. Chelnokova, L. G. Shaidarova, D. Yu. Khairullina, Yu. A. Leksina, H. C. Budnikov

Аннотация


Предложен способ изготовления модифицированного электрода на основе электроосажденных частиц золота (Au) и молекулярно импринтированного полимера (МИП) из полипиррола (ПП) для вольтамперометрического определения кортизола (гидрокортизон, ГК). Для нанесения МИП из ПП (МИППП) использовали два способа электрополимеризации: потенциостатическое и потенциодинамическое электроосаждение, для каждого из них подобрали условия, позволяющие получить максимальное значение тока. Найдено, что наибольший ток (I) окисления ГК наблюдается при формировании МИППП путем потенциодинамического электроосаждения. Для улучшения аналитических характеристик поверхность электрода модифицировали частицами золота, которые увеличивают площадь рабочей поверхности и облегчают перенос электронов. Переход на композитный электрод на основе частиц золота и МИППП привел к росту тока окисления ГК и уменьшению потенциала окисления. Разработан способ вольтамперометрического определения ГК на предложенном композитном электроде. Линейная логарифмическая зависимость тока пика от концентрации ГК наблюдается в интервале от 5×10-8 до 5×10-3 М. Предел обнаружения ГК составляет 3×10-8 М. Относительное стандартное отклонение (Sr) не превышает 5.0 % во всем диапазоне концентраций. Разработанную методику определения ГК использовали в анализе лекарственных средств и урины. Правильность результатов определения оценена методом введено-найдено. Степень открытия при определении ГК в образцах лекарственных средств и урины составляет (97-102) %. Показано отсутствие мешающего влияния матричных компонентов на определение ГК.

Ключевые слова


химически модифицированные электроды; молекулярно импринтированный полимер; полипиррол; частицы золота; стеклоуглеродный электрод; вольтамперометрическое определение кортизола

Полный текст:

PDF

Литература


REFERENCES

Haroon N., Stine K. J. Electrochemical detection of hormones using nanostructured electrodes. Coatings, 2023, vol. 13, no. 12, article 2040. doi: 10.3390/coatings13122040.

Nieman L. K., Castinetti F., Newell-Price J., Valassi E., Drouin J., Takahashi Y., Lacroix A. Cushing syndrome. Nat. Rev. Dis. Primers, 2025, vol. 11, no. 1, article 4. doi: 10.1038/s41572-024-00588-w.

Carsote M., Nistor C. Addison’s disease: Diagnosis and management strategies. Int. J. Gen. Med., 2023, pp. 2187-2210. doi: 10.2147/IJGM.S390793.

Rossi F., Trakoolwilaiwan T., Gigli V., Tortolini C., Lenzi A., Isidori A. M., Thanh N.T.K, Antiochia, R. Progress in nanoparticle-based electrochemical biosensors for hormone detection. Nanoscale, 2024, vol. 16, no. 39, pp. 18134-18164. doi: 10.1039/D4NR02075H.

dos Santos Marques, A. C., Brito, B., Fontes, J. G. B., Carneiro, G. R. A., Rebelo, J. F. D., Moraes, A. B. Cortisol quantification in human plasma and urine by liquid chromatography coupled to mass spectrometry: Validation, analysis and application in a reference population and patients with adrenal incidentalomas. Clin. Chim. Acta., 2025, vol. 566, article 120055. doi: 10.1016/j.cca.2024.120055.

Ott, M., Singh, N., Bauland, F., Köppl, D., Gaudl, A., Geistanger, A., Ceglarek, U., Rauh, M., Geletneky, C., Taibon, J. An isotope dilution-liquid chromatography-tandem mass spectrometry-based candidate reference measurement procedure for the quantification of cortisol in human serum and plasma. Clin. Chem. Lab. Med., 2026. vol. 64, no. 1, pp. 41-55. doi: 10.1515/cclm-2024-0879.

Athimulam S., Delivanis D., Thomas M., Young Jr W. F., Khosla S., Drake M. T., Bancos, I. The impact of mild autonomous cortisol secretion on bone turnover markers. The J. Clin. Endocrinol. Metab., 2020, vol. 105, no. 5, pp. 1469-1477. doi: 10.1210/clinem/dgaa120.

Siddiqui A., Desai N. G., Sharma S. B., Aslam M., Sinha U. K., Madhu S. V. Association of oxidative stress and inflammatory markers with chronic stress in patients with newly diagnosed type 2 diabetes. Diabetes/Metab. Res. Rev., 2019, vol. 35, no. 5, article e3147. doi: 10.1002/dmrr.3147.

Bonaventura I., Minnetti M., Ferrari D., Hasenmajer V., Tomaselli A., De Alcubierre D., Isidori A. M. Impact of Female Sex and Mild Cortisol Secretion on Coagulation Profile in Adrenal Incidentalomas. J. Endocrine Soc., 2025, vol. 9, no. 1, article bvae215. doi: 10.1210/jendso/bvae215.

Jiang Y., Zhou L., Zhang C., Su T., Jiang L., Zhou W., Wang W. The influence of cortisol co-secretion on clinical characteristics and postoperative outcomes in unilateral primary aldosteronism. Front. Endocrinol., 2024, vol. 15, article 1369582. doi:10.3389/fendo.2024.1369582.

Laguillier-Morizot C., Bonnet-Serrano F., Leguy M. C., Simeonovic M., Sée C., Zientek C., Guibourdenche, J. Diagnostic performance of an automated immunoassay for salivary cortisol. Ann. d'endocrinol., 2024, vol. 85, no. 1, pp. 20-26. doi: 10.1016/j.ando.2023.10.007.

Minic R., Zivkovic I. Optimization, validation and standardization of ELISA. In: IntechOpen. London (UK), 2020, pp. 9-28. doi: 10.1016/j.ando.2023.10.007.

Weng X., Fu Z., Zhang C., Jiang W., Jiang H. A portable 3D microfluidic origami ito for cortisol detection in human sweat. Anal. Chem., 2022, vol. 94, no. 8, pp. 3526-3534. doi: 10.1021/acs.analchem.1c04508.

Karachaliou C. E., Koukouvinos G., Goustouridis D., Raptis I., Kakabakos S., Petrou P., Livaniou E. Cortisol immunosensors: a literature. Biosensors, 2023, vol. 13, no. 2, article 285. doi: 10.3390/bios13020285.

Majeed S., Naqvi S. T. R., ul Haq M. N., Ashiq M. N. Electroanalytical techniques in biosciences: conductometry, coulometry, voltammetry, and electrochemical sensors. Anal. Techn. Biosci., 2022, pp. 157-178. doi: 10.1016/B978-0-12-822654-4.00004-X.

Herrera-Chacon A., Ceto X., Del Valle, M. Molecularly imprinted polymers-towards electrochemical sensors and electronic tongues. Anal. Bioanal. Chem., 2021, vol. 413, no. 24, pp. 6117-6140. doi: 10.1007/s00216-021-03313-8.

Elamin M. B., Ali S. M. A., Essousi H., Chrouda A., Alhaidari L. M., Jaffrezic-Renault N., Barhoumi H. An electrochemical sensor for sulfadiazine determination based on a copper nanoparticles/molecularly imprinted overoxidized polypyrrole composite. Sensors, 2023, vol. 23, no. 3, article 1270. doi: 10.3390/s23031270.

Vernitskaya T. V., Efimov O. N. [Polypyrrole as a representative of the class of conductive polymers (synthesis, properties, applications)]. Uspekhi khimii [Russian Chemical Reviews], 1997, vol. 66, no. 5, pp. 489-505. doi: 10.1070/RC1997v066n05ABEH000261 (in Russian).

Dubal D. P., Lee S. H., Kim J. G., Kim W. B., Lokhande C. D. Porous polypyrrole clusters prepared by electropolymerization for a high-performance supercapacitor. J. Mater. Chem., 2012. vol. 22, no. 7, pp. 3044-3052. doi: 10.1039/c2jm14470k.

Shaidarova L. G., Budnikov G. K. Chemically modified electrodes based on noble metals, polymer films, or their composites in organic voltammetry. Z. analit. khimii [J. Anal. Chem.], 2008, vol.63, no. 10, pp. 922-942. doi: 10.1134/S106193480810002X.

Sadki S., Schottland P., Brodie N., Sabouraud G. The mechanisms of pyrrole electropolymerization. Chem. Soc. Rev., 2000, vol. 29, no 5, pp. 283-293. doi: 10.1039/A807124A.

Gidrokotizona atsetat (FS.2.1.0083.18). Gosudarstvennaya farmakopeya Rossiyskoy Federatsii [State Pharmacopoeia of the Russian Federation]. 14th ed. vol. 3: Synthetic and mineral medicinal products. Moscow, 2018.

Gevaerd A., Watanabe E. Y., Belli C., Marcolino-Junior L. H., Bergamini M. F. A complete lab-made point of care device for non-immunological electrochemical determination of cortisol levels in salivary samples. Sens. Actuators B:Chem., 2021, vol. 332, article 129532. doi: 10.1016/j.snb.2021.129532.

Shaidarova L. G., Chelnokova I. A., Leksina Y. A., Khairullina D. Y., Budnikov H. C. Flow-Injection Amperometric Determination of Adrenalin, Melatonin, and Cortisol on an Electrode Modified with a Gold–Palladium Binary System and a Nafion Film. Inorg. Mater., 2023, vol. 59, no. 14, pp. 1474-1481. doi: 10.1134/s002016852314012.

Zubarev A., Cuzminschi M., Iordache A. M., Iordache S. M., Rizea C., Grigorescu C. E., Giuglea C. Graphene-Based Sensor for the Detection of Cortisol for Stress Level Monitoring and Diagnostics. Diagnostics, 2022, vol. 12, no. 11, article 2593. doi: 10.3390/diagnostics12112593.

Yeasmin S., Wu B., Liu Y., Ullah A., Cheng L. J. Nano gold-doped molecularly imprinted electrochemical sensor for rapid and ultrasensitive cortisol detection. Biosens. Bioelectron., 2022, vol. 206, article 114142. doi: 10.1016/j.bios.2022.114142.

Mugo S.M., Alberkant J. Flexible molecularly imprinted electrochemical sensor for cortisol monitoring in sweat. Anal. and Bioanal. Chem., 2020, vol. 412, no 8, pp. 1825-1833. doi: 10.1007/s00216-020-02430-0.

Sharma N., Reddy A. S., Yun K. Electrochemical detection of hydrocortisone using green-synthesized cobalt oxide nanoparticles with nafion-modified glassy carbon electrode. Chemosphere, 2021, vol. 282, article 131029. doi: j.chemosphere.2021.131029.

Shama N. A., Aşır S., Göktürk I., Yılmaz F., Turkmen D., Denizli A. Electrochemical Detection of Cortisol by Silver Nanoparticle-Modified Molecularly Imprinted Polymer-Coated Pencil Graphite Electrodes. ACS Omega, 2023, vol. 8, no 32, pp. 29202-29212. doi: 10.1021/acsomega.3c02472.

Sun B., Gou Y., Ma Y., Zheng X., Bai R., Abdelmoaty A. A. A., Hu F. Investigate electrochemical immunosensor of cortisol based on gold nanoparticles/magnetic functionalized reduced graphene oxide. Biosens. Bioelectron., 2017, vol. 88, pp. 55-62. doi: 10.1016/j.bios.2016.07.047.

Balaji K., Reddy G. R., Reddy T. M., Reddy S. J. K. Determination of prednisolone, dexamethasone and hydrocortisone in pharmaceutical formulations and biological fluid samples by voltammetric techniques using b-cyclodextrin modified carbon paste electrode. Afr. Pharm. Pharmacol., 2008, vol. 2, no. 8, pp. 157-166. doi: 10.5897/AJPP.9000096.




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2026.30.1.002

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.