WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«СИНТЕЗ, МОДИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ МАГНЕТИТА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ И ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ФТОРХИНОЛОНОВ ...»

На правах рукописи

ЕГУНОВА ОЛЬГА РОМАНОВНА

СИНТЕЗ, МОДИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ

МАГНЕТИТА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ

И ФЛУОРИМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ

ФТОРХИНОЛОНОВ

02.00.02 – аналитическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Саратов 2017

Работа выполнена на кафедре аналитической химии и химической экологии ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского»

Научный руководитель: Штыков Сергей Николаевич, доктор химических наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор

Официальные оппоненты: Федотов Пётр Сергеевич, доктор химических наук, ФГБУН «Институт геохимии и аналитической химии им.

В.И.Вернадского РАН», ведущий научный сотрудник лаборатории концентрирования Сорокина Ольга Николаевна, кандидат химических наук, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И.Вавилова», доцент кафедры микробиологии, биотехнологии и химии

Ведущая организация: ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург



Защита диссертации состоится 02 марта 2017 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.07 по химическим наукам на базе ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» по адресу: 410012, Саратов, ул.

Астраханская, 83, корпус 1, Институт химии СГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке имени В.А. Артисевич Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (410012, Саратов, ул. Университетская, д. 42) и на сайте СГУ http://www.sgu.ru/sites/default/files/dissertation/2016/12/12/egunova_dissertaciya_.p df Автореферат разослан «___» января 2017 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук, доцент Т.Ю. Русанова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Магнитные наночастицы (МНЧ) вызывают в последние 5-6 лет повышенный интерес у исследователей и практиков в химии, медицине, биологии и материаловедении в связи с возможностью реализации нового способа концентрирования и очистки жидких сред от неорганических, органических, биологических примесей, клеток, субклеточных культур, белков и ДНК, а также адресной капсулированной доставки лекарств и генов к клеткам-мишеням живого организма, клеточной и молекулярной магнитной сепарации и гипертермии, магнитной резонансной томографии, хранении и записи информации. Для химического анализа важно, что МНЧ позволяют реализовать принципиально новый подход к отделению твердого сорбента от жидкой матрицы в твердофазном концентрировании, состоящий в использовании явления суперпарамагнетизма наночастиц. Магнитные свойства таких наночастиц возникают только при воздействии на них внешнего магнитного поля и исчезают при его удалении. Этот метод, получивший название магнитной твердофазной экстракции (МТФЭ), позволяет за десяток секунд отделить жидкую матрицу от сорбента, что значительно ускоряет время проведения ТФЭ по сравнению с фильтрованием и центрифугированием.

Другими преимуществами МТФЭ являются возможность извлечения аналита из мутных, неочищенных исходных растворов и быстрый массоперенос аналита на сорбент за счет большой площади контакта твердой и жидкой фаз и равномерного распределения МНЧ в коллоидном растворе.

Анализ литературы показывает, что в МТФЭ наиболее часто применяют наночастицы магнетита Fe3O4, получить которые можно простым смешением солей Fe(III) и Fe(II) в инертной атмосфере. Для предотвращения агрегации, увеличения эффективности и селективности сорбции поверхность МНЧ модифицируют неорганическими и органическими соединениями. На данное время актуальным является изучение связи между природой модификатора и сорбата и выявление закономерностей сорбции различных веществ, а также комплексное использование МТФЭ, состоящее в сочетании концентрирования и разделения с определением неорганических и органических соединений различными методами.

Цель работы состояла в выявлении закономерностей концентрирования некоторых 6-фторхинолонов на модифицированных наночастицах магнетита и разработке методик сорбционно-флуориметрического определения указанных лекарственных препаратов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- выбрать оптимальные условия синтеза, стабилизации и модификации наночастиц магнетита, выявить факторы, влияющие на их размер;

- охарактеризовать размер и дзета-потенциал модифицированных наночастиц магнетита при различных рН методами электронной микроскопии и динамического рассеяния света и изучить взаимосвязь между дзетапотенциалом, величиной рН раствора и степенью извлечения фторхинолонов;

- изучить особенности и оптимальные условия сорбции антибиотиков фторхинолонового ряда на наночастицах магнетита, условия их десорбции и получить количественные характеристики сорбции;

- найти оптимальные условия и факторы концентрирования антибиотиков энрофлоксацина, левофлоксацина и пефлоксацина;

- разработать методики сорбционно-флуориметрического определения энрофлоксацина, левофлоксацина и провести их определение в коммерческих ветеринарных препаратах «Энронит» и «Лексофлон», речной воде, а также плазмозаменяющем средстве.

Научная новизна. Выявлены зависимости размера синтезируемых МНЧ от температуры, количества добавляемой щелочи и лимонной кислоты.

Проведена сравнительная модификация наночастиц магнетита катионами ЦТАБ, тремя его бисчетвертичными аналогами с разной длиной спейсера и катионным полиэлектролитом полиэтиленимином (ПЭИ), изучено влияние рН на дзета-потенциал для всех трёх видов покрытий. Методами динамического рассеяния света и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) найдены размеры наночастиц и изучено их распределение по размерам при разных условиях. Методами спектроскопии комбинационного рассеяния и рентгеновской дифракции охарактеризован состав и строение наночастиц магнетита, стабилизированных лимонной кислотой. Найдены оптимальные условия сорбции трёх фторхинолонов на МНЧ магнетита, модифицированных ПЭИ и ЦТАБ, рассчитаны степени извлечения, коэффициенты распределения и коэффициенты их концентрирования. Показано, что сорбция энрофлоксацина хорошо описывается моделью Ленгмюра. Продемонстрирована возможность сочетания концентрирования антибиотиков на наночастицах магнетита с последующим их определением по собственной флуоресценции или сенсибилизированной флуоресценции хелатов с тербием.

Практическая значимость работы. Предложен подход, сочетающий синтез, модификацию наночастиц магнетита, сорбцию антибиотиков фторхинолонового ряда, быстрое отделение матрицы постоянным магнитом, десорбцию и определение антибиотика флуориметрическим методом. Показано значительное упрощение и ускорение процедуры отделения жидкой матрицы анализируемого раствора и сорбента с аналитом за счет использования постоянного магнита и явления суперпарамагнетизма. Установлено, что фторхинолоны количественно извлекаются наночастицами магнетита, покрытыми катионными ПАВ и катионным полиэлектролитом (степень извлечения 94-98%). Найден состав элюента (ацетон-уксусная кислота = 9:1), позволяющий десорбировать антибиотик на 94 %. Разработаны методики сорбционно-флуориметрического определения энрофлоксацина и левофлоксацина с применением концентрирования методом МТФЭ в ветеринарных препаратах «Энронит», «Лексофлон OR» (ООО «НИТА-ФАРМ», Россия), речной воде и плазмозаменяющем средстве.

На защиту автор выносит:

1. Результаты выбора оптимальных условий синтеза, стабилизации и модификации наночастиц магнетита.

2. Результаты изучения размера, формы и дзета-потенциала модифицированного наномагнетита методами просвечивающей микроскопии и динамического рассеяния света.





3. Результаты выбора оптимальных условий и количественные характеристики сорбции и концентрирования фторхинолонов на наночастицах магнетита, модифицированных тремя типами веществ катионного характера.

4. Методики и результаты сорбционно-флуориметрического определения фторхинолонов в ветеринарных препаратах «Энронит», «Лексофлон OR» (ООО «НИТА-ФАРМ», Россия), речной воде и плазмозаменяющем средстве.

Апробация работы. Основные результаты доложены на II Всероссийской конф. по аналитической спектроскопии с международным участием 27 сент.–03 окт. 2015 г., Краснодар; Всероссийской молодежной конф. с международным участием 26-27 ноября 2015 г., РХТУ, Москва; X и XI Всерос. конф. молодых ученых с международным участием «Современные проблемы теорет. и эксп.

химии», Саратов, сент. 2015 г. и окт. 2016 г.; II Всероссийской молодежной конф. «Достижения молодых ученых: химические науки». 18-21 мая 2016 г., Уфа; VIIIth International Symposium ”Design and Synthesis of Supramolecular Architectures” and IInd Youth school on supramolecular and coordination chemistry, April 25-29, 2016, Kazan; EUROANALYSIS XVIII, 6-10 Sept. 2015, Bordeaux, France; Сonference on Analytical Chemistry. Modern Trends. 9-12 червня 2014.

Kyiv. Ukraine; VIII Всероссийской конф. по радиохимии «Радиохимия – 2015», 28 сент.–2 окт. 2015 г. Железногорск, Красноярский край; 6th EuCheMS Chemistry Congress, Seville, Spain, 11-15 Sept. 2016; ХХ Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, Екатеринбург, 26-30 сент. 2016.

Личный вклад соискателя в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоял в синтезе, модификации наночастиц магнетита, исследовании факторов, влияющих на их размер и заряд, выполнении эксперимента по исследованию и расчету параметров извлечения и концентрирования фторхинолонов, определению их содержания в объектах, формулировке научных положений и выводов, обсуждении результатов и подготовке публикаций.

Публикации. По материалам диссертации опубликована 21 работа, в том числе 10 статей, из которых 4 статьи в журналах списка ВАК и 11 тезисов докладов.

Гранты. Диссертационная работа выполнялась в рамках гранта РФФИ 15-03Синтез, модификация и применение магнитных наночастиц для концентрирования и определения биологически активных веществ», а также частично гранта РФФИ 16-33-01120 мол_а «Наноразмерные биокомпозиты для магнитоуправляемой радиотерапии».

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 33 таблицы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка 213 использованных библиографических источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность и степень разработанности темы исследования, определены цели и задачи, сформулирована научная новизна, практическая значимость, положения, выносимые на защиту, представлены данные об апробации работы на различных конференциях.

В первой главе представлен обзор литературы, в котором проанализированы методы синтеза МНЧ магнетита, способы их модификации и области применения. Особое внимание уделено описанию магнитной твердофазной экстракции (МТФЭ), особенностям разделения и концентрирования с помощью МНЧ, показано, что число работ, в которых используют МТФЭ для определения фторхинолонов, невелико.

Во второй главе представлены сведения о реагентах, аппаратуре и методах исследования, использованных в работе. Приведены методики синтеза МНЧ магнетита, их стабилизации лимонной кислотой, модификации ПЭИ, бромидом цетилтриметиламмония (ЦТАБ) и его бисчетвертичными аналогами.

Кроме того, описаны методики сорбции фторхинолонов на МНЧ, покрытых ПЭИ, ЦТАБ.

Для синтеза наночастиц Fe3O4 использовали FeCl24H2O, FeCl36H2O (99.8%, Aldrich) и NaOH (99.8%, Fluka), инертную среду создавали пропусканием через раствор азота (ГОСТ 9293-74). Синтез проводили на оригинальной установке, собранной в лаборатории наноструктур и микрокапсул ОНИ НС и БС СГУ. Объектами исследования служили антибиотики фторхинолонового ряда: энрофлоксацин (ЭФ), левофлоксацин (ЛФ), пефлоксацин (ПФ) (99%, ICN Biomedicals Inc.). Исходные растворы антибиотиков 1.0·10-3 М готовили растворением точных навесок в смеси этанол:буферный раствор (1:4). Кроме того, в работе использовали борную (H3BO3, ч.д.а. ГОСТ 9656-75), ортофосфорную (H3PO4, ч.д.а., ГОСТ 14897-69), уксусную (CH3COOH, ч.д.а., ГОСТ 61-75) кислоты, аммиак водный (NH3H2O, ч.д.а., ГОСТ 3760, 25%-ный раствор.), тербия (III) хлорид (TbCl36H2O, 99.9%, «AcrosOrganics»), спирт этиловый ректификационный (C2H5OH, ГОСТ 5962-67), лимонную кислоту (99.8%, «Aldrich»), тетраэтоксисилан (Si(OC2H5)4, о.с.ч., ТУ 2637-059-44493179-04), ПЭИ (50%-ный раствор, 60 кDa, «Aldrich»), додецилсульфат натрия (ДДС, 98%, «AMRESCO, Biotechnology Grade»), поливинилпирролидон ((C6H9NO)n порошок, средняя молекулярная масса ~ 55000 г/моль, Aldrich), ГЕОПЛАЗМУ БАЛАНС (раствор для инфузий 3%, «FRESENIUS KABI», Дойчланд ГмбX, Германия), ЦТАБ (99%, «Acros organics») и его аналоги – геминальные ПАВ с аммониевой головной группой (12-2-12, 12-4-12, 12-6-12) и различной длиной спейсера, синтезированные в ИОФХ им. А.Е. Арбузова КНЦ РАН.

Электронные спектры поглощения исследуемых растворов регистрировали на двулучевом сканирующем спектрофотометре Shimadzu UVЯпония). Предел допускаемых значений абсолютной погрешности по шкале ± 0.3 нм. Спектры флуоресценции снимали на спектрофлуориметре Cary Eclipse Fluorescence Spectrophotometer (Agilent Technologies). Ширина дифракционной щели возбуждения 10 нм, флуоресценции 5 нм. Скорость регистрации спектров 300 нм / мин. Измерения проводили в кварцевой кювете с толщиной слоя 1 см. Сигнал регистрировали под углом 90 к возбуждающему свету. Измерение -потенциала частиц гидрозоля магнетита проводили на анализаторе Zetasizer Nano-Z (Malvern Instruments Ltd, Великобритания).

Измерение основано на методе динамического рассеяния света (ДРС) в конфигурации лазерного доплеровского анемометра, который используется для измерения скоростей потоков жидкости и газа. Данный прибор и метод позволяет также измерять размер наночастиц. Размеры наночастиц магнетита и толщину покрытия измеряли также на просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) Libra 120 (Carl Zeiss, Германия) при ускоряющем напряжении 120 кВ. Для определения фазового состава образцов магнетита, покрытых лимонной кислотой, использовали дифрактометр Xcalibur/Gemini (Oxford difraction, Великобритания). Рентгенофазовый анализ образцов проводили с применением CuK-излучения (CuK=0,15412 нм) в диапазоне углов 2 (3-80 градусов), коллиматор 0.8 мм. Состав и строение магнетита, стабилизированного лимонной кислотой, исследовали на спектрометре комбинационного рассеяния света зондовой нанолаборатории «ИНТЕГРА Спектра». Для магнитной сепарации использовали постоянный магнит Nd–Fe– B с (ВН)макс = 40 МГсЭ. Для ускорения процесса сорбции использовали ультразвуковую ванну 1.3 л ТТЦ («Сапфир», Москва).

Третья глава посвящена описанию результатов синтеза, стабилизации и модификации МНЧ магнетита, характеризации размера частиц методами ПЭМ и ДРС, выявлению условий и факторов, влияющих на размер синтезируемых МНЧ, исследованию влияния pH на - потенциал МНЧ магнетита, покрытых ПЭИ, ЦТАБ и его аналогами.

В четвертой главе описаны оптимальные условия сорбции фторхинолонов на МНЧ магнетита, модифицированных ПЭИ, ЦТАБ и его аналогами. Показано, что сорбция хорошо описывается моделью Ленгмюра.

Найдены оптимальные условия десорбции аналита с МНЧ магнетита, модифицированных ЦТАБ. Обсуждены зависимости концентрирования ЭФ, ЛФ, ПФ от условий эксперимента и рассчитаны количественные параметры, характеризующие сорбцию и концентрирование.

Пятая глава посвящена описанию разработанных методик сорбционнофлуориметрического определения фторхинолонов с применением МТФЭ и модифицированных наночастиц магнетита в ветеринарных препаратах «Энронит», «Лексофлон ОR», плазмозаменяющем средстве и речной воде.

1. Синтез, модификация и исследование свойств наночастиц магнетита Химическая реакция, соответствующая формированию наночастиц магнетита, имеет вид: Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH– = Fe3O4 + 4H2O Наночастицы магнетита формировали в диапазоне pH 9-11 в атмосфере азота при соотношении молярных концентраций Fe(III)/Fe(II) = 2:1. Полученные МНЧ стабилизировали лимонной кислотой, модифицировали ПЭИ, ЦТАБ и его бисчетвертичными аналогами. Стабилизированные лимонной кислотой МНЧ имеют размер 6 ± 2 нм по методу ПЭМ (рис. 1а), - потенциал полученных

–  –  –

Видно, что дзета-потенциал поверхности немодифицированного магнетита во всем интервале pH имеет отрицательные значения. Это должно препятствовать сорбции антибиотиков фторхинолонового ряда, содержащих диссоциированные карбоксильные группы, что и наблюдалось в действительности. Модифицирование катионным полиэлектролитом и катионными ПАВ меняет заряд дзета-потенциала на положительный, наивысшее значение которого соответствует рН 3-4. Различие в действии ПЭИ и катионов всех ПАВ состоит в том, что положительный потенциал для ПЭИ, имеющего очень большое количество катионных центров, с увеличением рН уменьшается плавно и сохраняется до рН 9, в то время как для катионных ПАВ при рН 7 потенциал принимает уже отрицательные значения.

2. Сорбция и концентрирование фторхинолонов на наночастицах магнетита модифицированных ПЭИ и катионными ПАВ Сорбция и концентрирование фторхинолонов на МНЧ, модифицированных ПЭИ. Эффективность сорбции изучали, определяя флуориметрическим методом содержание антибиотика в растворе, после отделения наночастиц магнитом. Для определения ЭФ и ЛФ использовали их собственную флуоресценцию, ПФ определяли по сенсибилизированной флуоресценции тербия в 510-4 М мицеллярном растворе ДДС при концентрации иона тербия 110-3 М. Значения степени извлечения (R,%) рассчитывали по формуле:

где с0 – концентрация определяемого соединения в исходном растворе до сорбции, с – концентрация в растворе после сорбции.

Коэффициенты концентрирования рассчитывали по формуле:

где m1 – масса анализируемого раствора, равная его объему, при условии, что плотность раствора равна единице (г), m2 – масса сорбента (г), R – степень извлечения.

Коэффициенты распределения (D) рассчитывали по формуле:

–  –  –

55 -5 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0

–  –  –

Рис. 2. Зависимость степени извлечения ЭФ (20 мин, T=298 K, C = 2.510-6М, масса МНЧ@ПЭИ 1.5 мг в 4 мл раствора) и - потенциала МНЧ от pH среды Из одинакового характера зависимости дзета-потенциала и степени извлечения от рН раствора можно сделать вывод о том, что основное влияние на сорбцию оказывает электростатический фактор. Показано, также, что сорбция энрофлоксацина хорошо описывается моделью Ленгмюра (рис. 3). При сорбции из 4 мл раствора использовали механическое перемешивание.

а, моль/г (10 )

-6

–  –  –

Таблица 4. Зависимость R, lgD, К для ЭФ от времени и способа перемешивания при концентрации антибиотика C=210-6 М, 298 К, mсорб -18 мг и Vобщ=50 мл (n=3, Р=0.

95)

–  –  –

2 17±5 2.8±0.4 4.7±0.3 50±3 3.4±0.2 14±2 5 55±5 3.5±0.5 15±4 56±4 3.5±0.3 15±3 10 78±4 4.1±0.4 22±4 72±3 3.8±0.2 20±4 15 90±4 4.4±0.5 25±3 75±3 3.9±0.3 21±3 20 98±2 5.3±0.2 27±2 97±2 4.7±0.2 27±3

–  –  –

2.10-6 98±1 5.3±0.1 27±2 99±1 5.5±0.2 27±1 97±2 5.0±0.3 27±1 5.10-6 94±3 4.6±0.2 26±3 93±3 4.5±0.3 25±2 92±3 4.5±0.4 25±2 10-5 91±2 4.4±0.2 25±2 90±3 4.4±0.3 25±2 90±3 4.4±0.4 25±2 5.10-5 89±3 4.3±0.3 25±3 88±4 4.3±0.4 24±3 89±2 4.4±0.3 25±1 8.10-5 87±2 4.2±0.2 24±2 87±3 4.2±0.4 24±3 87±3 4.3±0.3 24±2

–  –  –

293 57±4 3.6±0.3 16±3 59±2 3.6±0.1 16±1 60±2 3.6±0.1 17±1 298 60±3 3.6±0.2 17±3 65±3 3.7±0.2 18±2 74±3 3.9±0.2 21±2 303 83±3 4.1±0.2 23±2 72±4 3.8±0.3 20±3 77±4 3.9±0.4 22±3 313 88±3 4.3±0.2 24±2 80±4 4.0±0.3 22±3 85±3 4.2±0.2 24±3 323 95±2 4.7±0.1 26±1 85±5 4.2±0.4 24±3 88±2 4.3±0.2 24±2 333 97±2 4.9±0.2 27±3 94±4 4.6±0.3 26±3 90±3 4.4±0.2 25±3

–  –  –

Анализ таблиц 2-7 позволил найти оптимальные условия концентрирования антибиотиков фторхинолонового ряда (ЭФ, ЛФ, ПФ) из 50 мл их 210-6 М растворов. Сорбция максимальна (98±2%) при pH 3.2-3.3, времени перемешивания в УЗ ванне для ЭФ - 15 минут, для ЛФ, ПФ - 20 минут и массе сорбента 18 мг. Сорбционная емкость антибиотиков в этих условиях составляет 36-40 мг/г магнетита. Показано, что возможно концентрирование со степенью извлечения 90 % из объема 50 мл на сорбенте массой 18 мг при увеличении концентрации антибиотика до 110-5М. Сорбционная ёмкость в этом случае 180-200 мг/г магнетита. Установлено также, что концентрирование антибиотиков при нагреве их 210-6 М растворов до 333 K позволяет уменьшить массу модифицированного магнетита в 2 раза. Коэффициент концентрирования из 50 мл изменяется в интервале (2.4–2.8).103, а при увеличении объёма до 150-250 мл (табл.8) достигает величин (5.5-5.7).103.

Сорбция фторхинолонов на МНЧ, модифицированных ЦТАБ и его Установлено, что фторхинолоны бисчетвертичными аналогами.

количественно сорбируются на МНЧ, покрытых катионными ПАВ (табл. 9).

Таблица 9. Результаты сорбции ЭФ на МНЧ магнетита, покрытых ЦТАБ и его аналогами в буферном растворе с pH 3.

2 (сорбция 15 минут, C=2.510-6 М, mсорб

- 1.5 мг в 4 мл раствора, 298 К, n=3, Р=0.95)

–  –  –

Из полученных результатов можно сделать два вывода: сорбционнофлуориметрический метод применим для определения энрофлоксацина в плазме; как и в случае волжской воды, относительная погрешность определения не превышает 10%, а правильность находится на уровне 89-93%.

Заниженная открываемость (табл. 11,12) может быть вызвана частичной потерей антибиотика за счет связывания в комплекс с ионами железа на поверхности магнетита.

Определение ЭФ в препарате «Энронит». «Энронит» («Нита-Фарм», Россия) – лекарственное средство в форме раствора для перорального применения, предназначенное для лечения сельскохозяйственных птиц и поросят при желудочно-кишечных и респираторных заболеваниях. В 1 мл водного раствора «Энронит», согласно паспорту, содержится 100 мг ЭФ, колистин сульфат (1.000.000 MЕ), а также метабисульфит натрия и молочная кислота. В связи с высоким содержанием ЭФ аликвоту 0.1 мл препарата поэтапно разбавляли в 1000 раз. Найденное содержание 94±7 мг/мл (табл.13) соответствовало паспортному. Правильность определения ЭФ контролировали методом «введено – найдено» (табл. 13).

Таблица. 13. Проверка правильности определения ЭФ в препарате «Энронит» с учетом разбавлений (время сорбции-15 минут, mсорб = 3 мг в 4 мл раствора, 298 К, n=5, Р=0.95) Введено, Найдено, Степень Sr.

мг/мл мг/мл выделения, % 0 94±7 94 0.06 20 112±10 93 0.07 40 132±9 94 0.08 60 147±15 92 0.09 Определение ЛФ в препарате «Лексофлон». «Лексофлон» («НитаФарм», Россия) – лекарственное средство в форме раствора для перорального применения, предназначенное для лечения сельскохозяйственных птиц при колибактериозе, дизентерии, некротическом энтерите, псевдомонозе, кампилобактериозе, стафилококкозе, пастереллезе; и свиней — для лечения бактериальных заболеваний органов дыхания, пищеварительной и мочеполовой системы, инфекций кожи и мягких тканей. В 1 мл водного раствора «Лексофлон» содержится 150 мг левофлоксацина (в форме гемигидрата), соляная кислота и ароматизатор «Вишня 667». В связи с высоким содержанием ЛФ аликвоту 0.1 мл препарата поэтапно разбавляли в 1000 раз. Найденное содержание 141±12 мг/мл (табл.14) соответствовало паспортному.

Правильность определения ЭФ контролировали методом «введено – найдено»

(табл. 14).

Таблица. 14. Результаты и контроль правильности определения левофлоксацина в препарате «Лексофлон OR» с учетом разбавлений (время сорбции-15 минут, mсорб = 3 мг в 4 мл раствора, 298 К, n=5, Р=0.95)

–  –  –

ВЫВОДЫ

1. Предложен подход к сочетанию концентрирования фторхинолонов методом магнитной твердофазной экстракции на наночастицах магнетита, модифицированных катионами моно- или бисчетвертичных ПАВ или катионного полиэлектролита полиэтиленимина (ПЭИ), и флуориметрического определения указанных лекарственных препаратов. На примере трех представителей фторхинолонов выявлены закономерности их сорбции и концентрирования на модифицированных наночастицах магнетита. Показано значительное упрощение и ускорение процедуры отделения сорбента с аналитом от жидкой матрицы анализируемого раствора за счет использования постоянного магнита и явления суперпарамагнетизма магнетита.

2. Синтезированы магнитные наночастицы магнетита с узким распределением по размерам, стабилизированные лимонной кислотой. Методами динамического рассеяния света и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) определен размер наночастиц, равный 12 ± 3 и 6 ± 2 нм, соответственно.

Методами спектроскопии комбинационного рассеяния и рентгеновской дифракции охарактеризован состав и строение наночастиц магнетита.

Выявлены зависимости размера синтезируемых МНЧ от температуры, количества добавляемой щелочи и лимонной кислоты. Показано, что увеличение температуры незначительно влияет на размер МНЧ. Увеличение концентрации щелочи или уменьшение концентрации лимонной кислоты приводит к росту диаметра частиц и более широкому распределению по размерам.

3. Найдены оптимальные условия модификации наночастиц магнетита катионами ПЭИ, ЦТАБ и его бисчетвертичными аналогами. Методами динамического рассеяния света и ПЭМ изучено распределение наночастиц по размерам и методом ПЭМ проведена оценка толщины слоя модификатора на их поверхности. Выявлен одинаковый характер зависимости от рН дзетапотенциала наночастиц магнетита и степени извлечения фторхинолонов, позволяющий предположить, что основное влияние на сорбцию антибиотика оказывает электростатический фактор. Показано, что максимальная сорбция антибиотиков происходит вблизи рН 3.2-3.3, а степень извлечения варьирует в интервале 90-98%. На примере энрофлоксацина установлено, что сорбция характеризуется моделью Ленгмюра. Найдено, что наибольшую десорбцию фторхинолонов (94%) обеспечивает применение смеси ацетон - уксусная кислота при соотношении 9 : 1.

4. При варьировании рН, массы магнетита, способа и времени перемешивания, концентрации антибиотиков, температуры найдены оптимальные условия и количественные параметры концентрирования (коэффициенты распределения и коэффициенты концентрирования) энрофлоксацина, левофлоксацина и пефлоксацина. Показано, что при извлечении антибиотиков из раствора объёмом 50 мл магнетитом массой 18 мг коэффициент концентрирования изменяется в интервале (2.4–2.8).103, а при увеличении объёма до 150-250 мл достигает величин (5.5-5.7).103. Увеличение температуры раствора при сорбции до 333 K позволяет уменьшить массу сорбента, необходимую для концентрирования антибиотиков в 2 раза.

5. Предложены способы сорбционно-флуориметрического определения энрофлоксацина и левофлоксацина после концентрирования методом МТФЭ по собственной флуоресценции, а пефлоксацина по сенсибилизированной флуоресценции тербия. Показано, что при использовании 18 мг МНЧ, модифицированных ЦТАБ и объема анализируемого образца 50 мл, нижняя граница градуировочного графика снижается с 1.10-7 М до 2.10-9 М, т.е. в 50 раз, а предел обнаружения уменьшается более чем в 20 раз. Это позволяет определять указанные фторхинолоны на нанограммовом уровне с погрешностью не превышающей 10%. Правильность определения, доказанная методом «введено-найдено», варьирует от 90 до 95 процентов. Методики определения энрофлоксацина и левофлоксацина применены для их определения флуориметрическим методом в волжской воде, плазмозаменяющем средстве и фармацевтических препаратах «Энронит» и «Лексофлон ОR».

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, д.х.н., заслуженному деятелю науки РФ, профессору кафедры аналитической химии и химической экологии Института химии Штыкову Сергею Николаевичу за профессиональное руководство выполнением диссертационной работы и конструктивную критику, к.х.н. Бурову А.М. за полученные микрофотографии МНЧ на просвечивающем электронном микроскопе Zeiss Libra 120 (Германия) на базе ЦКП в области физико-химической биологии и нанобиотехнологии «Симбиоз» ГБУН ИБФРМ РАН (г. Саратов), д.х.н, профессору кафедры физики полупроводников ФНБМТ СГУ Горину Д.А. за предоставленную возможность работы в лаборатории кафедры, сотруднику лаборатории наноструктур и микрокапсул ОНИ НС и БС, к.ф-м.н. Герману Сергею Викторовичу за предоставление экспериментальной установки для синтеза магнитных наночастиц и помощь в её освоении, к.х.н., с.н.с. лаборатории высокоорганизованных сред ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН Миргородской А.Б. за предоставленные образцы геминальных ПАВ, к.х.н. Сафаровой М.И. за предоставленные образцы фармацевтических средств, проф. Кочубею В.И., проф.

Горячевой И.Ю. за предоставленную возможность работать на флуориметре, проф.

Смирновой Т.Д. и аспиранту Желобицкой Е.А. за консультации по флуориметрическому определению фторхинолонов.

Основные публикации по теме диссертационной работы

1. Егунова О.Р., Решетникова И.С., Штыков С.Н., Миргородская А.Б., Захарова Л.Я. Сорбционно-флуориметрическое определение энрофлоксацина с применением наночастиц магнетита, модифицированных моно- и дикатионными ПАВ // Сорбционные и хроматографические процессы. 2016.

Т. 16. № 4. С. 430-438.

2. Егунова О.Р., Решетникова И.С., Герман С.В., Казимирова К.О., Хабибуллин В.Р., Желобицкая Е.А., Штыков С.Н. Сорбционно-флуориметрическое определение энрофлоксацина с применением наночастиц магнетита модифицированных полиэтиленимином // Изв. Саратовск. ун-та. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2016. Т.16. № 1. С. 48-52.

3. Егунова О.Р., Герман С.В., Врабие Я.А., Штыков С.Н. Синтез монодисперсного магнетита: влияние температуры, концентрации гидроксида натрия и лимонной кислоты на размер наночастиц // Изв.

Саратовск. ун-та. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2015.

Т.15. № 4. С. 10-15.

4. Егунова О.Р., Константинова Т.А., Штыков С.Н. Магнитные наночастицы магнетита в разделении и концентрировании // Изв. Саратовск. ун-та. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2014. Т. 14. Вып. 4. С. 27-34.

5. Данилина Т.Г., Егунова О.Р., Неврюева Н.В., Смирнова Т.Д. Сорбция доксициклина на поверхности наночастиц магнетита // Современные проблемы теорет. и эксп. химии: Межвуз. сборник науч. трудов XI Всерос конф. молодых ученых с международ. участием. – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2016. С. 39-42.

6. Егунова О.Р., Решетникова И.С., Штыков С.Н. Влияние времени на степень сорбции пефлоксацина наночастицами магнетита, модифицированными полиэтиленимином // Современные проблемы теорет. и эксп. химии:

Межвуз. сборник науч. трудов XI Всерос конф. молодых ученых с международ. участием. – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2016. С.

43-45.

7. Егунова О.Р., Решетникова И.С., Штыков С.Н. Факторы, влияющие на концентрирование левофлоксацина на магнитных наночастицах // Современные проблемы теорет. и эксп. химии: Межвуз. сборник науч.

трудов XI Всерос конф. молодых ученых с международ. участием. – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2016. С. 46-48.

8. Егунова О.Р., Герман С.В., Штыков С.Н. Получение и модификация наночастиц магнетита тетраэтоксисиланом // Современные проблемы теорет.

и эксп. химии: Межвуз. сборник науч. трудов X Всерос конф. молодых ученых с международ. участием. – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2015. С. 35-37.

9. Егунова О.Р., Герман С.В., Желобицкая Е.А., Штыков С.Н. Оптимизация сорбции энрофлоксацина на наночастицах магнетита, модифицированных полиэтиленимином // Современные проблемы теорет. и эксп. химии:

Межвуз. сборник науч. трудов: Изд-во «Саратовский источник», 2015. С. 32Штыков С.Н., Егунова О.Р., Константинова Т.А. Применение магнитных наночастиц в разделении и концентрировании // Физико-химические основы ионообменных и хроматографических процессов (ИОНИТЫ-2014) и Кинетика и динамика обменных процессов. Сб. матер. XIV конф. и третьего Всерос. симп. с международ. участием / Под ред. В.Ф. Селеменева – Воронеж: Издат.-полиграф. центр «Научная книга», 2014. С. 359-361.

Тезисы докладов

11. Дженлода Р.Х., Савонина Е.Ю., Егунова О.Р., Моходоева О.Б., Шкинев В.М Получение магнитных нанокомпозитов для альфа-радиоиммунотерапии // VI Всерос. конф. по наноматериалам с элементами научной школы для молодежи. Москва. 22-25 ноября 2016 г. / Сборник материалов. – М.: ИМЕТ РАН. 2016. С. 480-481.

12. Штыков С.Н., Егунова О.Р., Решетникова И.С., Алексенко С.С. Магнитная твердофазная экстракция на наночастицах магнетита в химическом анализе // ХХ Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. В 5 томах, Екатеринбург 26-30 сент. 2016. : Тез докл. Т.4. С. 226.

13. Sergei Shtykov, Olga Egunova Modification of magnetite nanoparticles by polyethylenimine, cetyltrimethylammonium bromide and sorption-fluorimetric determination of enrofloxacin // Abstracts of 6th EuCheMS Chemistry Congress, Seville, Spain, 11-15 Sept. 2016. E3 Poster. № 1209.

14. Егунова О.Р., Герман С.В., Решетникова И.С., Казимирова К.О., Хабибуллин В.Р., Штыков С.Н. Физико-химические характеристики наномагнетита, стабилизированного катионным полиэлектролитом и катионным ПАВ // Химическая технология функциональных наноматериалов. Сборник трудов всерос. молодеж. конф. с международ. участием (РХТУ им. Д.И.

Менделеева, 26-27 ноября 2015 года) / под ред. чл.-корр. РАН Е.В. Юртова М: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2015. С. 85-86.

15. Егунова О.Р., Герман С.М., Врабие Я.А., Хабибуллин В.Р., Штыков С.Н.

Новый подход к пробоподготовке в спектрометрическом анализе, основанный на использовании магнитных наночастиц // II Всерос. конф. по аналит. спектроскопии с международ. участием: Матер. конф. Краснодар.

2015. С.182.

16. Моходоева О.Б., Гусева Л.И., Дженлода Р.Х., Егунова О.Р., Шкинев В.М Магнитные наночастицы для альфа-радиотерапии // VIII Всерос. конф. по радиохимии «Радиохимия - 2015»: Тез. докл., 28 сентября – 2 октября 2015.

г.- Железногорск. 2015. С. 458.

17. Egunova O.R., Reshetnikova I.S., Khabibullin V.R., Kazimirova K.O., Mirgorodskaya A.B., Zakharova L.Ya., Shtykov S.N. A comparison of magnetite nanoparticles modification by PEI and different cationic surfactants // VIIIth Intern. Symp. ”Design and Synthesis of Supramolecular Architectures”.

April 25-29, 2016. Kazan. Russia: Program and Abstracts. P. 160.

18. Решетникова И.С., Егунова О.Р., Штыков С.Н. Закономерности сорбции энрофлоксацина на наночастицах магнетита, модифицированных полиэтиленимином. II Всерос. молодежная конф. «Достижения молодых ученых: химические науки». Уфа. 18-21 мая, 2016. С. 196.

19. Shtykov S., Egunova O., German S., Yurasov N., Smirnova T., Zhelobitskaya E.

Magnetite core-shell nanoparticles in chemical analysis // EUROANALYSIS XVIII. The Eur. Conf. Anal. Chem., 6-10 Sept. 2015, Bordeaux, France: Book of Abstracts. P. 566.

20. Егунова О.Р., Константинова T.А., Юрасов Н.А., Герман С.М, Горин Д.А, Штыков С.Н. Концентрирование пестицидов на наночастицах магнетита // Физико-химические основы ионообменных и хроматографических процессов (ИОНИТЫ-2014) и Кинетика и динамика обменных процессов.

Сб. матер. XIV конф. и третьего Всерос. симп. с международ. участием (9-14 окт. 2014 г.) / Под ред. В.Ф. Селеменева – Воронеж: Издат.-полиграф. центр «Научная книга», 2014. С. 108-109.

21. Константинова Т.А., Егунова О.Р., Герман С.М., Юрасов Н.А., Горин Д.А., Штыков С.Н. Концентрирование имазалила на магнитных наночастицах // Book of Abstr. Kuiv Conf. Anal. Chem. Modern Trends. 2014. 9-12 червня 2014.

С. 52.





Похожие работы:

«Тишкина Анна Олеговна Реакция микроглии и астроцитов мозга грызунов на хронический стресс различной модальности 03.03.01 – физиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва, 2013 Работа выполнена в л...»

«Экологические аспекты использования солнечных батарей в Сибири А.В. Козлов, А.В. Юрченко Абалаков В.В. Томский университет систем управления и радиоэлектроники Институт оптики атмосферы сибир...»

«Овчинникова С.И. и др. Основные тенденции изменения гидрохимических показателей. УДК [581.192.7 : 581.52] : [581.183 : 581.184.9] Основные тенденции изменения гидрохимических показателей водной экосистемы Кольского залива (2000-2011 г...»

«International Scientific and Practical Conference “WORLD SCIENCE” ISSN 2413-1032 AGRICULTURE БАКТЕРИАЛЬНЫЙ ОЖОГ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ В УЗБЕКИСТАНЕ Ходжаева С. М. Гузалова А. Г. Хасанов Б. А. Ташкентский государственный аграрный...»

«1 Цель и задачи освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Пчеловодство» является освоение студентами теоретических и практических знаний и приобретение умений и навыков по биологии и содержанию, репродукции и комплексному ис...»

«Министерство образования, науки и молодёжи Республики Крым Министерство экологии и природных ресурсов Республики Крым Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования Республики Крым «ЭКОЛОГО-БИОЛОГИ...»

«Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года 1 УДК 633.18:631.584.4 UDC 633.18: 631.584.4 ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПОСЕВЫ – ФАКТОР INTERMEDIATE CROPS AS A FACTOR OF BIO RICE PRODUCTION БИОЛОГИЗИРОВАННОГО РИСОВОДСТВА Масливец Виктор Андрианович Maslivets Victor Andrianovich д.с.-х.н., профессор кафедры Общего и орошаемо...»

«СЕРДЮЧЕНКО ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА Микробиоценоз кишечного тракта медоносных пчел и его коррекция 06.02.02 – ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология с микотоксикологией и иммунология Автореферат на соискание ученой сте...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.