RU102264U1 - PIEZOSENSOR BASED ON POLYMERS WITH A MOLECULAR PRINTING OF AMINO ACIDS - Google Patents
PIEZOSENSOR BASED ON POLYMERS WITH A MOLECULAR PRINTING OF AMINO ACIDS Download PDFInfo
- Publication number
- RU102264U1 RU102264U1 RU2010142819/28U RU2010142819U RU102264U1 RU 102264 U1 RU102264 U1 RU 102264U1 RU 2010142819/28 U RU2010142819/28 U RU 2010142819/28U RU 2010142819 U RU2010142819 U RU 2010142819U RU 102264 U1 RU102264 U1 RU 102264U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezosensor
- amino acids
- polymer
- solution
- colloxylin
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
1. Пьезосенсор на основе полимеров с молекулярным отпечатком аминокислот, содержащий пьезокварцевый резонатор, модифицированный полимером с молекулярными отпечатками, отличающийся тем, что в качестве полимера использован коллоксилин или полиамидокислота, а в качестве шаблонного соединения - аминокислота. ! 2. Пьезосенсор по п.1, отличающийся тем, что аминокислота выбрана из ряда: глицин, валин, аланин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, причем для коллоксилина водные, а для полиамидокислоты водно-спиртовые растворы аминокислот. 1. A piezosensor based on polymers with a molecular imprint of amino acids, containing a piezoelectric crystal modified by a polymer with molecular imprints, characterized in that colloxylin or polyamido acid is used as the polymer, and the amino acid is used as the template compound. ! 2. The piezosensor according to claim 1, characterized in that the amino acid is selected from the series: glycine, valine, alanine, leucine, isoleucine, phenylalanine, moreover, for colloxylin, water, and for polyamic acid, water-alcohol solutions of amino acids.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к аналитической химии и может использоваться для определения физиологически активных веществ в контроле качества продукции химической и пищевой промышленности.The proposed utility model relates to analytical chemistry and can be used to determine physiologically active substances in the quality control of chemical and food industry products.
В настоящее время наблюдается масштабное использование аминокислот в химии, медицине, фармацевтической, пищевой промышленностях. Получение аминокислот в чистом виде и контроль их качества являются важными практическими задачами, решение которых возможно с использованием сенсоров. Наиболее перспективны пьезосенсоры благодаря простоте аппаратуры, экспрессности и высокой чувствительности. Однако остается проблема их селективности. Основным способом решения которой является нанесение на электроды пьезокварцевых резонаторов химических модификаторов, изменяющих условия сорбции определяемых соединений. В качестве таких модификаторов могут быть использованы тонкие пленки различных органических соединений.Currently, there is a large-scale use of amino acids in chemistry, medicine, pharmaceutical, food industries. Obtaining pure amino acids and controlling their quality are important practical tasks that can be solved using sensors. Piezosensors are the most promising due to the simplicity of equipment, expressness and high sensitivity. However, the problem of their selectivity remains. The main way to solve this is to apply chemical modifiers to the electrodes of piezoelectric crystals that change the sorption conditions of the compounds being determined. Thin films of various organic compounds can be used as such modifiers.
Наиболее близким к заявке является устройство пьезосенсора с серебряными электродами на основе молекулярного отпечатка используемый как иммуносенсор для проточно-инжекционного определения высоко- и низкомолекулярных органических соединений [Калмыкова Е.Н., Ермолаева Т.Н., Еремин С.А. Разработка пьезокварцевых иммуносенсеров для проточно-инжекционного анализа высоко- и низкомолекулярных соединений / Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. - 2002. - Т.43, №6. - С.399-403.].Closest to the application is a piezosensor device with silver electrodes based on a molecular imprint used as an immunosensor for flow-injection determination of high and low molecular weight organic compounds [Kalmykova EN, Ermolaeva TN, Eremin S.A. Development of piezoelectric quartz immunosensors for flow-injection analysis of high and low molecular weight compounds / Vestn. Mosk. un-that. Ser. 2. Chemistry. - 2002. - T. 43, No. 6. - S.399-403.].
Недостатками прототипа являются сложность аппаратурного оформления, использование множества химических реагентов, непродолжительный срок хранения сенсоров.The disadvantages of the prototype are the complexity of the hardware design, the use of many chemicals, the short shelf life of the sensors.
Задачей полезной модели является разработка устройства селективного пьезосенсора модифицированного полимерами с молекулярными отпечатками (ПМО) для определения аминокислот в растворах.The objective of the utility model is to develop a device for the selective piezosensor modified by polymers with molecular imprints (PMO) for the determination of amino acids in solutions.
Технический результат заключается в возможности экспрессного качественного и количественного определения аминокислот в водных растворах.The technical result consists in the possibility of rapid qualitative and quantitative determination of amino acids in aqueous solutions.
Технический результат достигается тем, что пьезосенсор на основе полимеров с молекулярными отпечатками аминокислот, содержит пьезокварцевый резонатор модифицированный полимером с молекулярными отпечатками, причем в качестве полимера использован коллоксилин или полиамидокислота, а в качестве шаблонного соединения - аминокислота.The technical result is achieved in that the piezosensor based on polymers with molecular imprints of amino acids contains a piezoelectric quartz resonator modified by a polymer with molecular imprints, with colloxylin or polyamido acid being used as the polymer, and an amino acid as the template compound.
В качестве шаблона может быть использована любая аминокислота выбрана из ряда глицин, валин, аланин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, только для ПМО на основе коллоксилина водные, а для ПМО на основе полиамидокислоты водно-спиртовые растворы аминокислот.Any amino acid selected from the series of glycine, valine, alanine, leucine, isoleucine, phenylalanine can be used as a template, only aqueous solutions based on colloxylin are aqueous, and aqueous-alcoholic solutions of amino acids based on polyamic acid are used.
Определение данным пьезосенсором становится возможным благодаря присутствию в структуре таких полимеров участков (отпечатков), способных к специфическим (комплементарным) взаимодействиям с молекулами-шаблона или близкими к ним по структуре соединениями.The determination by this piezosensor becomes possible due to the presence in the structure of such polymers of sites (prints) capable of specific (complementary) interactions with template molecules or compounds close to them in structure.
Модификация электродов пьезосенсора ПМО на основе коллоксилина проводится при комнатной температуре, не требует специального оборудования и может быть осуществлена в любой лаборатории. Кроме того пьезосенсор может быть подвергнут повторной обработке ПМО.The modification of the electrodes of the PMO piezosensor based on colloxylin is carried out at room temperature, does not require special equipment and can be carried out in any laboratory. In addition, the piezosensor can be subjected to reprocessing of the PMO.
Полимер с молекулярными отпечатками на основе полиамидокислоты благодаря ее высокой термо- и химической стойкости позволяет использовать пьезосенсор при работе в агрессивных средах и при повышенных температурах.Due to its high thermal and chemical resistance, the polymer with molecular imprints based on polyamic acid allows the use of a piezosensor when working in aggressive environments and at elevated temperatures.
Пьезосенсор получают следующим образом.The piezosensor is prepared as follows.
На первом этапе готовят полимеризационную смесь на основе ароматической полиамидокислоты (ПАК) или нитрата целлюлозы - коллоксилина и вводят шаблонное соединение.At the first stage, a polymerization mixture is prepared on the basis of aromatic polyamic acid (PAA) or cellulose nitrate - colloxylin and a template compound is introduced.
На втором этапе электрод пьезорезонатора обрабатывают 0.1 М раствором соляной кислоты.At the second stage, the piezoresonator electrode is treated with a 0.1 M hydrochloric acid solution.
На третьем этапе раствор полимеризационной смеси с шаблоном наносят микрошприцем методом высыхающей капли на электрод пьезокварцевого резонатора.At the third stage, the solution of the polymerization mixture with the template is applied with a microsyringe by the method of a drying drop on the piezoelectric crystal resonator electrode.
На четвертом этапе полученную конструкцию помещают в дистиллированную воду для удаления шаблона.In a fourth step, the resulting structure is placed in distilled water to remove the template.
Пример 1.Example 1
Получение ПМО на основе коллоксилина.Getting PMO based on colloxylin.
1. Коллоксилин получают согласно методике, описанной в [Кузнецов Е.В., Прохорова И.П., Файзуллина Д.А. Альбом технологических схем производства полимеров и пластических масс на их основе. - М.: Химия, 1976. - 108 с.].1. Colloxylin is obtained according to the method described in [Kuznetsov EV, Prokhorova IP, Fayzullina DA An album of technological schemes for the production of polymers and plastics based on them. - M .: Chemistry, 1976. - 108 p.].
2. Введение молекулы шаблона2. Introduction of the template molecule
Для получения 0,5 г полимера с молекулярными отпечатками готовят 1 М водный раствор глицина по точной навеске - это раствор А. Готовят смесь этанола и диэтилового эфира в соотношении 1:3 или 1:4 - это раствор В. В 0,3 мл раствора В добавляют 0,1 мл раствора А получают раствор С, при этом раствор С должен оставаться прозрачным. Коллоксилин помещают в фарфоровую чашку и растворяют в растворе С, перемешивают стеклянной палочкой. Образуется вязкий раствор - коллодий.To obtain 0.5 g of a polymer with molecular imprints, a 1 M aqueous solution of glycine is prepared by accurately weighed - this is solution A. A mixture of ethanol and diethyl ether is prepared in a ratio of 1: 3 or 1: 4 - this is solution B. In 0.3 ml of solution 0.1 ml of solution A is added, solution C is obtained, while solution C must remain transparent. Colloxylin is placed in a porcelain cup and dissolved in solution C, stirred with a glass rod. A viscous solution is formed - collodion.
3. Нанесение полимера на пьезосенсор3. Application of polymer to a piezosensor
Электроды пьезосенсоров модифицируют нанесением хроматографическим микрошприцем полимера с молекулярными отпечатками аминокислоты, в таком количестве, чтобы после удаления растворителей масса пленки составляла 1,0-2,0 мкг.The electrodes of the piezosensors are modified by applying a polymer with molecular imprints of an amino acid by chromatographic microsyringe in such an amount that, after removal of the solvents, the film mass is 1.0-2.0 μg.
4. Удаление молекулы-шаблона аналита4. Removal of the analyte template molecule
Сенсор помещают на 24 часа в дистиллированную воду, для удаления молекулы-шаблона глицина из полимера.The sensor is placed for 24 hours in distilled water to remove the glycine template molecule from the polymer.
Число определений без повторной модификации электрода пьезосенсора 7-10 измерений; время анализа включая стадию регенерации сенсора не более 15 мин.The number of determinations without repeated modification of the piezosensor electrode 7-10 measurements; analysis time, including the stage of sensor regeneration, not more than 15 min.
Пример 2.Example 2
Получение ПМО на основе полиамидокислоты.Production of PMA based on polyamic acid.
Для получения 0,5 г полимера готовят смесь, содержащую водный раствор аминокислоты (глицина) - этанол - бутанол в соотношении 1:2:4 при этом раствор должен оставаться прозрачным. Концентрация аминокислоты 1 моль/л. Полученный раствор добавляют к полимеризационной смеси в соотношении 1:1, перемешивают и наносят микропипеткой на электрод пьезокварцевого резонатора. Затем резонатор помещают в сушильный шкаф сначала на 20-30 мин при 80°C, а затем на 60 мин при 180°C. После полимеризации сенсор охлаждают до комнатной температуры и помещают на 24 часа в дистиллированную воду, для удаления молекулы-шаблона глицина из полимера.To obtain 0.5 g of the polymer, a mixture is prepared containing an aqueous solution of an amino acid (glycine) - ethanol - butanol in a ratio of 1: 2: 4, while the solution should remain transparent. The amino acid concentration of 1 mol / L. The resulting solution is added to the polymerization mixture in a ratio of 1: 1, mixed and micropipetted onto the piezoelectric crystal resonator electrode. Then the resonator is placed in an oven first for 20-30 minutes at 80 ° C, and then for 60 minutes at 180 ° C. After polymerization, the sensor is cooled to room temperature and placed in distilled water for 24 hours to remove the glycine template molecule from the polymer.
Пьезосенсором можно провести 12-15 измерений; время анализа, включая стадию регенерации сенсора не более 15 мин.The piezosensor can be used for 12-15 measurements; analysis time, including the stage of sensor regeneration, not more than 15 minutes
Пример 3.Example 3
Получение ПМО на основе коллоксилина.Getting PMO based on colloxylin.
1. Коллоксилин получают согласно методике, описанной в [Кузнецов Е.В., Прохорова И.П., Файзуллина Д.А. Альбом технологических схем производства полимеров и пластических масс на их основе. - М.: Химия, 1976. - 108 с.].1. Colloxylin is obtained according to the method described in [Kuznetsov EV, Prokhorova IP, Fayzullina DA An album of technological schemes for the production of polymers and plastics based on them. - M .: Chemistry, 1976. - 108 p.].
2. Введение молекулы шаблона2. Introduction of the template molecule
Для получения 0,5 г полимера с молекулярными отпечатками готовят 10,5 М водный раствор валина по точной навеске - это раствор А. Готовят смесь этанола и диэтилового эфира в соотношении 1:3 или 1:4 - это раствор В. В 0,3 мл раствора В добавляют 0,1 мл раствора А получают раствор C, при этом раствор C должен оставаться прозрачным. Коллоксилин помещают в фарфоровую чашку и растворяют в растворе С, перемешивают стеклянной палочкой. Образуется вязкий раствор - коллодий.To obtain 0.5 g of a polymer with molecular imprints, a 10.5 M aqueous solution of valine is prepared by accurately weighed - this is solution A. A mixture of ethanol and diethyl ether is prepared in a ratio of 1: 3 or 1: 4 - this is solution B. B 0.3 ml of solution B add 0.1 ml of solution A to obtain solution C, while solution C should remain transparent. Colloxylin is placed in a porcelain cup and dissolved in solution C, stirred with a glass rod. A viscous solution is formed - collodion.
3. Нанесение полимера на пьезосенсор3. Application of polymer to a piezosensor
Электроды пьезосенсоров модифицируют нанесением хроматографическим микрошприцем полимера с молекулярными отпечатками аминокислоты, в таком количестве, чтобы после удаления растворителей масса пленки составляла 1,0-2,0 мкг.The electrodes of the piezosensors are modified by applying a polymer with molecular imprints of an amino acid by chromatographic microsyringe in such an amount that, after removal of the solvents, the film mass is 1.0-2.0 μg.
4. Удаление молекулы-шаблона аналита4. Removal of the analyte template molecule
Сенсор помещают на 24 часа в дистиллированную воду, для удаления молекулы-шаблона глицина из полимера.The sensor is placed for 24 hours in distilled water to remove the glycine template molecule from the polymer.
Число определений без повторной модификации электрода пьезосенсора 7-10 измерений; время анализа включая стадию регенерации сенсора не более 15 мин.The number of determinations without repeated modification of the piezosensor electrode 7-10 measurements; analysis time, including the stage of sensor regeneration, not more than 15 min.
Пример 4.Example 4
Получение ПМО на основе полиамидокислоты.Production of PMA based on polyamic acid.
Для получения 0,5 г полимера готовят смесь, содержащую водный раствор аминокислоты (валина) - этанол - бутанол в соотношении 1:2:4 при этом раствор должен оставаться прозрачным. Концентрация аминокислоты 1 моль/л. Полученный раствор добавляют к полимеризационной смеси в соотношении 1:1, перемешивают и наносят микропипеткой на электрод пьезокварцевого резонатора. Затем резонатор помещают в сушильный шкаф сначала на 20-30 мин при 80°C, а затем на 60 мин при 180°C. После полимеризации сенсор охлаждают до комнатной температуры и помещают на 24 часа в дистиллированную воду, для удаления молекулы-шаблона валина из полимера.To obtain 0.5 g of the polymer, a mixture is prepared containing an aqueous solution of the amino acid (valine) - ethanol - butanol in a ratio of 1: 2: 4, while the solution should remain transparent. The amino acid concentration of 1 mol / L. The resulting solution is added to the polymerization mixture in a ratio of 1: 1, mixed and micropipetted onto the piezoelectric crystal resonator electrode. Then the resonator is placed in an oven first for 20-30 minutes at 80 ° C, and then for 60 minutes at 180 ° C. After polymerization, the sensor is cooled to room temperature and placed in distilled water for 24 hours to remove the valine template molecule from the polymer.
Пьезосенсором можно провести 12-15 измерений; время анализа, включая стадию регенерации сенсора не более 15 мин.The piezosensor can be used for 12-15 measurements; analysis time, including the stage of sensor regeneration, not more than 15 minutes
Аналитическим сигналом пьезосенсора является изменение частоты пьезокварцевого резонатора.The analytical signal of the piezosensor is a change in the frequency of the piezoelectric crystal.
Модифицированный полимером с молекулярным отпечатком пьезосенсор реагирует на сорбцию молекул идентичных шаблону или близким к ним по структуре соединениям. Поэтому для получения достоверных результатов необходимо проводить определение аминокислот методом градуировочного графика.A piezosensor modified with a molecular imprint polymer reacts to sorption of molecules identical to the template or structurally similar compounds. Therefore, to obtain reliable results, it is necessary to determine the amino acids by the calibration curve method.
При использовании кварцевых резонаторов с частотой 4-5 МГц предел обнаружения аминокислоты в растворе составляет 10-4 моль/дм3.When using quartz resonators with a frequency of 4-5 MHz, the detection limit of amino acids in solution is 10 -4 mol / dm 3 .
Устройство работает следующим образом. На пьезокварцевый сенсор наносят микрошприцем дистиллированную воду и измеряют показания в течение 1 минуты, затем на поверхность сенсора помещают анализируемый раствор аминокислоты и регистрируют резонансную частоту. Разность между сигналами пьезосенсора до и после контакта с анализируемым раствором, содержащим исследуемый компонент, служит характеристикой количественных определений. По окончании анализа пьезосенсор промывают дистиллированной водой и сушат при 50°C до выхода сигнала сенсора на начальный уровень. После этого сенсор готов для проведения следующего измерения (анализа).The device operates as follows. Distilled water is applied to the piezoelectric crystal with a microsyringe and the readings are measured for 1 minute, then the analyzed amino acid solution is placed on the sensor surface and the resonant frequency is recorded. The difference between the signals of the piezosensor before and after contact with the analyzed solution containing the investigated component serves as a characteristic of quantitative determinations. At the end of the analysis, the piezosensor is washed with distilled water and dried at 50 ° C until the sensor signal reaches the initial level. After that, the sensor is ready for the next measurement (analysis).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010142819/28U RU102264U1 (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | PIEZOSENSOR BASED ON POLYMERS WITH A MOLECULAR PRINTING OF AMINO ACIDS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010142819/28U RU102264U1 (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | PIEZOSENSOR BASED ON POLYMERS WITH A MOLECULAR PRINTING OF AMINO ACIDS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU102264U1 true RU102264U1 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=46310313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010142819/28U RU102264U1 (en) | 2010-10-19 | 2010-10-19 | PIEZOSENSOR BASED ON POLYMERS WITH A MOLECULAR PRINTING OF AMINO ACIDS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU102264U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU223757U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-03-01 | Александр Николаевич Зяблов | PIEZOELECTRIC SENSOR BASED ON A POLYMER WITH A MOLECULAR IMPRINT FOR THE DETERMINATION OF 3(4-HYDROXYPHENYL) LACTIC ACID |
-
2010
- 2010-10-19 RU RU2010142819/28U patent/RU102264U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU223757U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-03-01 | Александр Николаевич Зяблов | PIEZOELECTRIC SENSOR BASED ON A POLYMER WITH A MOLECULAR IMPRINT FOR THE DETERMINATION OF 3(4-HYDROXYPHENYL) LACTIC ACID |
| RU223772U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-03-04 | Александр Николаевич Зяблов | SENSOR BASED ON POLYMER WITH A MOLECULAR IMPRINT FOR DETERMINING 3-(4-HYDROXYPHENYL)LACTIC ACID |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feng et al. | Biosensor for the determination of sorbitol based on molecularly imprinted electrosynthesized polymers | |
| Gao et al. | Detection and classification of volatile organic amines and carboxylic acids using arrays of carbon black-dendrimer composite vapor detectors | |
| Akamatsu et al. | Detection of ethanol in alcoholic beverages or vapor phase using fluorescent molecules embedded in a nanofibrous polymer | |
| Xu et al. | Quartz crystal microbalance sensor array for the detection of volatile organic compounds | |
| US10247715B2 (en) | Sensor and device for detecting an analyte in a liquid | |
| El Hassani et al. | Development of a highly sensitive and selective molecularly imprinted electrochemical sensor for sulfaguanidine detection in honey samples | |
| Mayer et al. | Using ion channel-forming peptides to quantify protein− ligand interactions | |
| Zhao et al. | Assay of fish freshness using trimethylamine vapor probe based on a sensitive membrane on piezoelectric quartz crystal | |
| Li et al. | Designing of molecularly imprinted polymer-based potentiometric sensor for the determination of heparin | |
| CN106546727B (en) | A kind of preparation method of Graphene glass chip | |
| Holloway et al. | Impedance analysis of the thickness shear mode resonator for organic vapour sensing | |
| Temel | Real-time and selective recognition of erythromycin by self-assembly of calix [4] arene on QCM sensor | |
| Palladino et al. | Colorimetric determination of total protein content in serum based on the polydopamine/protein adsorption competition on microplates | |
| Lieberzeit et al. | Imprinting as a versatile platform for sensitive materials–nanopatterning of the polymer bulk and surfaces | |
| Zhang et al. | In vivo monitoring of the monoamine neurotransmitters in rat brain using microdialysis sampling with liquid chromatography electrochemical detection | |
| Qiu et al. | Preparation of a molecularly imprinted sensor based on quartz crystal microbalance for specific recognition of sialic acid in human urine | |
| Aflaha et al. | Maltodextrin-overlaid polyvinyl acetate nanofibers for highly sensitive and selective room-temperature ammonia sensors | |
| CN103675046A (en) | Detection method of protocatechuic acid | |
| Çakır et al. | Sensitive and selective detection of amitrole based on molecularly imprinted nanosensor | |
| RU102264U1 (en) | PIEZOSENSOR BASED ON POLYMERS WITH A MOLECULAR PRINTING OF AMINO ACIDS | |
| EP3286559B1 (en) | The use of piezoelectric transducers modified with metal oxide-based thin films for direct detection of amine derivatives in liquid media | |
| Mirmohseni et al. | Application of a quartz crystal nanobalance to the molecularly imprinted recognition of phenylalanine in solution | |
| CN104897753B (en) | A kind of nano-porous gold silver alloy wire electrode of molecularly imprinted polymer modification and its application | |
| CA3178297A1 (en) | Electrochemical sensor for phenolic analytes | |
| RU223757U1 (en) | PIEZOELECTRIC SENSOR BASED ON A POLYMER WITH A MOLECULAR IMPRINT FOR THE DETERMINATION OF 3(4-HYDROXYPHENYL) LACTIC ACID |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111020 |