RU2523564C1 - Способ измерения антиоксидантной активности биологических жидкостей - Google Patents
Способ измерения антиоксидантной активности биологических жидкостей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523564C1 RU2523564C1 RU2012151574/15A RU2012151574A RU2523564C1 RU 2523564 C1 RU2523564 C1 RU 2523564C1 RU 2012151574/15 A RU2012151574/15 A RU 2012151574/15A RU 2012151574 A RU2012151574 A RU 2012151574A RU 2523564 C1 RU2523564 C1 RU 2523564C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- potential
- solution
- cycles
- range
- electrode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для электрохимического определения антиоксидантной активности биологических жидкостей, например плазмы или сыворотки крови. Способ включает приготовление эквимолярного водного раствора медиаторной пары хинон/гидрохинон в фосфатном буфере с pH=7,40, добавление анализируемой пробы в виде биологической жидкости-плазмы или сыворотки крови к медиаторной паре и погружение в приготовленный раствор медиатора с добавкой анализируемой пробы вспомогательного электрода из углеродного материала и хлорсеребряного электрода сравнения, причем предварительно рабочий электрод из платины обрабатывают в 0,1 моль/л растворе сульфата натрия с помощью циклического сканирования потенциала от 500 до -600 мВ шестьюдесятью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, а затем производят сканирование потенциала в диапазоне от 200 до 350 мВ пятнадцатью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, после чего указанный электрод сначала погружают в приготовленный раствор медиаторной пары и производят циклическое сканирование потенциала в диапазоне от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с и после этого в указанный раствор добавляют анализируемую пробу биологической жидкости в соотношении 1:1 и производят циклическое сканирование потенциала в диапазоне от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с, концентрацию антиоксидантов в пробе оценивают по разности между пиками тока на катодной ветви циклических вольтамперограмм, снятых до и после добавления анализируемой пробы в виде биологической жидкости к раствору медиаторной пары. Достигается повышение точности и надежности измерения. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для электрохимического определения антиоксидантной активности биологических жидкостей, например плазмы или сыворотки крови.
В работе [Пахомов В.П., Яшин Я.И., Яшин А.Я., Багирова В.Л., Арзамасцев А.П., Кукес В.Г., Ших Е.В. Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных соединений // Патент РФ №2003123072/15 (024964). 2003] описан метод определения антиоксидантной активности, заключающийся в том, что на поверхности рабочего электрода происходит окисление молекул антиоксидантов, при этом возрастает электрический ток между двумя электродами. Величина тока зависит от природы анализируемого вещества, природы рабочего электрода и потенциала, приложенного к электроду. Рабочий электрод выполнен из стеклоуглерода.
Недостатками указанного способа являются:
- способ применим для определения антиоксидантной активности водных растворов растительных лекарственных препаратов, биологически активных добавок и напитков
- отсутствует предобработка электрода, позволяющая приводить поверхность электрода к одному и тому же состоянию перед каждым измерением.
Известен способ определения антиоксидантной активности индивидуальных веществ, основанный на электрохимическом поглощении кислорода. Окислительную реакцию в системе инициируют добавлением раствора метмиоглобина. Непосредственно после этого образец инжектируют в термостатированную до 25,0±0,1°C закрытую ячейку, обеспечивая при этом надежную защиту от попадания в систему кислорода. Поглощение кислорода определяют с помощью электрода Кларка. Относительную концентрацию (%) кислорода определяют через каждые 30 с (Шукун Ю., Кирстен Бойсен, Карстен Матиас Краг, Майя Бойко, Иохн Нильсен, Ян Маркуссен, Тове Мартель Ида Эльса Кристенсен. Способ получения сахара 1,5-D-ангидрофруктозы (варианты), антиоксидант, подслащиватель // Патент РФ №2140988. 1989).
Недостатками этого способа являются:
- способ является сложным и многоступенчатым
- способ определения длительный, не является экспрессным
- необходимо сложное герметичное оборудование
- расшифровка полученных данных требует специалиста высокой квалификации.
В работе [Ziyatdinova G.K., Budnikov Н.С., Pogorel'tzev V.I. Determination of total antioxidant capacity of human plasma from patients with lung diseases using constant - current coulometry // Eurasian Journal of Analytical Chemistry. 2006. V. 1. №1. pp.19-30] предложен способ количественного анализа антиоксидантной активности плазмы крови с использованием кулонометрического метода. Метод основан на реакции антиоксидантов плазмы с электрогенерируемым бромом. При электрохимическом окислении бромид иона на платиновом электроде в кислой среде образуются Br2, 
и радикал Br.. Антиоксидантная активность выражается в количестве электричества (кулонах), затраченного на титрование 1 литра плазмы. В этой же работе предлагается для определения уровня антиоксидантов использовать вольтамперометрический метод. Компоненты плазмы окислялись на рабочем электроде из стеклоуглерода в фосфатном буфере при потенциале 380 мВ (относительно насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения), при этом на кривой ток-потенциал наблюдается пик. Потенциал пика характеризует активность антиоксидантов. Величина анодного тока позволяет рассчитать концентрацию антиоксидантов в плазме.
Недостатками этого способа являются:
- использование кулонометрического метода требует использования дорогостоящей прецезионной аппаратуры
- пик, используемый для измерения величины тока, является размытым, что не позволяет точно определить положение точки максимума
- бром в виде радикала способен окислить не только антиоксиданты, но и другие соединения, содержащиеся в плазме, например белки плазмы.
Наиболее близким аналогом предлагаемого решения является способ определения оксидантной/антиоксидантной активности веществ [Брайнина Х.З., Иванова А.В. Способ определения антиоксидантной/оксидантной активности вещества // Патент WO 2004/044576 A1, 2004], заключающийся в том, что готовят исходный раствор, содержащий медиаторную систему, оксидантную/антиоксидантную активность оценивают по изменению потенциала электрода до и после введения в исходный раствор анализируемого вещества, концентрацию оксидантов/антиоксидантов рассчитывают по уравнению Нернста.
Недостатками данного способа являются:
- отсутствие предварительной обработки электрода, позволяющей приводить поверхность электрода к одному и том же состоянию перед каждым измерением, поскольку при определении содержания антиоксидантов в плазме или сыворотке крови на электроде возможна адсорбция белков, в результате которой потенциал электрода смещается от первоначального значения, учет этого фактора не предусмотрен
- определение количества антиоксидантов с помощью расчетов по уравнению Нернста предполагает проведение измерений в стандартных условиях, что невозможно реализовать на практике из-за постоянных нерегулярных изменений температуры окружающей среды и давления
- точность определения концентрации антиоксиданта по данному способу является весьма низкой, так как, например, добавление в раствор медиаторной пары физиологической концентрации антиоксиданта (около 3 ммоль/л) приводит к смещению величины потенциала электрода при разомкнутой цепи (ПРЦ) не более чем на 2,5%: при этом абсолютная величина ПРЦ в растворе медиаторной пары составляет около 80 мВ, тогда как после добавления антиоксиданта величина ПРЦ составляет 78 мВ
- величина антиоксидантной активности измерена в г-экв/л окислителя медиаторной пары, что исключает сопоставление полученных величин с данными, полученными с помощью известных методов
- экспрессное определение по данному способу невозможно, так как время установления ПРЦ платинового электрода составляет не менее 30 мин [Хубутия М.Ш., Евсеев А.К., Колесников В.А., Гольдин М.М., Давыдов А.Д., Волков А.Г., Степанов А.А. Измерения потенциала платинового электрода в крови, плазме и сыворотке крови // Электрохимия 2010. Т.46. №5. с.569-573].
Достигаемый технический результат позволяет с высокой точностью определить антиоксидантную активность биологических жидкостей, что подтверждается сопоставимостью полученных результатов с общепринятыми.
Способ осуществляется следующим образом.
Электрохимическую ячейку, снабженную рабочим микроэлектродом из платины, вспомогательным электродом из углеродного материала (например, терморасширенный графит (ТРГ), углеродная ткань) и хлорсеребряным электродом сравнения, заполняют 0,1 моль/л раствором сульфата натрия, затем платиновый электрод подвергают предварительной обработке, заключающейся в циклическом сканировании потенциала в диапазоне от 500 до -600 мВ шестьюдесятью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, затем производят сканирование потенциала в диапазоне от 200 до 350 мВ пятнадцатью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, в результате чего потенциал платинового электрода принимает постоянное значение 160 мВ. После указанной предобработки платинового электрода ячейку заполняют эквимолярным раствором медиаторной пары хинон/гидрохинон в буферном растворе с pH=7,40 и производят циклическое сканирование потенциала платинового электрода в диапазоне от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с. Затем в указанный раствор добавляют анализируемую пробу биологической жидкости в соотношении 1:1 и производят циклическое сканирование потенциала в диапазоне от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с. Концентрацию антиоксидантов в анализируемой пробе оценивают по разности между пиками тока на катодной ветви циклических вольтамперограмм, снятых до и после добавления анализируемой пробы. Затем для получения калибровочной зависимости катодного тока от концентрации антиоксиданта в указанный раствор медиаторной пары добавляют раствор антиоксиданта известной концентрации в диапазоне от 0,6 до 5,2 ммоль/л и измеряют разницу величин пиков восстановления хинона в отсутствие и присутствии антиоксиданта известной концентрации, причем в качестве модельного антиоксиданта используют раствор кверцетина.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными способами показывает, что предлагаемый способ определения антиоксидантной активности биологических жидкостей позволяет уменьшить время проведения анализа, упростить определение концентрации, повысить точность измерений, сопоставлять полученные величины концентрации антиоксидантов с общепринятыми, повысить надежность результатов и воспроизводимость определения концентрации антиоксидантов.
Пример 1. Предобработка рабочего электрода проводилась в электрохимической ячейке, снабженной рабочим микроэлектродом из платины, вспомогательным электродом из терморасширенного графита (ТРГ) и хлорсеребряным электродом, в растворе 0,1 моль/л сульфата натрия с помощью циклического сканирования потенциала от 500 до -600 мВ шестьюдесятью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, затем производили сканирование потенциала в диапазоне от 200 до 350 мВ пятнадцатью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с. После предобработки ячейку заполняли эквимолярным раствором медиаторной пары хинон/гидрохинон в фосфатном буферном растворе с pH=7,40, после чего производили циклическое сканирование потенциала платинового электрода в режиме от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с. Затем для получения калибровочной зависимости катодного тока от концентрации антиоксиданта в указанный раствор добавляли раствор кверцетина известной концентрации в диапазоне от 0,6 до 5,2 ммоль/л и измеряли разницу величин пиков восстановления хинона в отсутствие и присутствии кверцетина известной концентрации.
Для определения концентрации антиоксидантов в плазме в раствор указанной медиаторной пары в соотношении 1:1 добавляли анализируемую пробу в виде плазмы донора и вновь производили циклическое сканирование потенциала в указанном режиме. Концентрацию антиоксидантов в пробе оценивали по разности величин пиков тока восстановления хинона в отсутствии и присутствии анализируемой пробы. По калибровочному графику определяли концентрацию антиоксидантов в анализируемой пробе по кверцетину, она составила 2,30 ммоль/л. Измерения концентрации антиоксидантов проводили 5 раз, доверительный интервал составил ±0,03 ммоль/л. Концентрацию антиоксидантов в данной пробе плазмы донора определялась также независимым, спектрофотометрическим методом TAS «Randox», концентрация антиоксидантов в анализируемой пробе составила 2,32 ммоль/л.
Пример 2. Предобработка рабочего электрода проводилась в электрохимической ячейке, снабженной рабочим микроэлектродом из платины, вспомогательным электродом из углеродной ткани Карбон плетения twill плотностью 200 г/м2 и хлорсеребряным электродом, в растворе 0,1 моль/л сульфата натрия с помощью циклического сканирования потенциала от 500 до -600 мВ шестьюдесятью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, затем производили сканирование потенциала в диапазоне от 200 до 350 мВ пятнадцатью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с. После предобработки ячейку заполняли эквимолярным раствором медиаторной пары хинон/гидрохинон в фосфатном буферном растворе с pH=7,40, после чего производили циклическое сканирование потенциала платинового электрода в режиме от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с. Затем для получения калибровочной зависимости катодного тока от концентрации антиоксиданта в указанный раствор добавляли раствор кверцетина известной концентрации в диапазоне от 0,6 до 5,2 ммоль/л и измеряли разницу величин пиков восстановления хинона в отсутствие и присутствии кверцетина известной концентрации.
Для определения концентрации антиоксидантов в плазме в раствор указанной медиаторной пары в соотношении 1:1 добавляли анализируемую пробу в виде плазмы донора и вновь производили циклическое сканирование потенциала в указанном режиме. Концентрацию антиоксидантов в пробе оценивали по разности величин пиков тока восстановления хинона в отсутствие и присутствии анализируемой пробы. По калибровочному графику определяли концентрацию антиоксидантов в анализируемой пробе по кверцетину, она составила 2,30 ммоль/л. Измерения концентрации антиоксидантов проводили 5 раз, доверительный интервал составил±0,03 ммоль/л. Концентрацию антиоксидантов в данной пробе плазмы донора определялся также независимым, спектрофотометрическим методом TAS «Randox», концентрация антиоксидантов в анализируемой пробе составила 2,32 ммоль/л.
Пример 3. Определение уровня антиоксидантной активности вели как в примере 1, но не производили предобработку рабочего электрода из платины. По калибровочному графику определяли концентрацию антиоксидантов в анализируемой пробе по кверцетину, она составила 2,49 ммоль/л. Измерения концентрации антиоксидантов проводили пять раз, доверительный интервал составил ±1,12 ммоль/л. Затем уровень антиоксидантов в данной пробе плазмы донора определяли независимым спектрофотометрическим методом TAS «Randox», концентрация антиоксидантов в анализируемой пробе составила 2,30 ммоль/л. Таким образом, без предобработки рабочего электрода из платины не удалось достичь высокой воспроизводимости результатов и их сходимости с методом TAS «Randox».
Claims (3)
1. Способ измерения антиоксидантной активности биологических жидкостей, включающий приготовление эквимолярного водного раствора медиаторной пары хинон/гидрохинон в фосфатном буфере с pH=7,40, добавление анализируемой пробы в виде биологической жидкости-плазмы или сыворотки крови к медиаторной паре и погружение в приготовленный раствор медиатора с добавкой анализируемой пробы вспомогательного электрода из углеродного материала и хлорсеребряного электрода сравнения, отличающийся тем, что предварительно рабочий электрод из платины обрабатывают в 0,1 моль/л растворе сульфата натрия с помощью циклического сканирования потенциала от 500 до -600 мВ шестьюдесятью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, а затем производят сканирование потенциала в диапазоне от 200 до 350 мВ пятнадцатью циклами со скоростью развертки потенциала 750 мВ/с, после чего указанный электрод сначала погружают в приготовленный раствор медиаторной пары и производят циклическое сканирование потенциала в диапазоне от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с и после этого в указанный раствор добавляют анализируемую пробу биологической жидкости в соотношении 1:1 и производят циклическое сканирование потенциала в диапазоне от -600 до 800 мВ шестью циклами со скоростью развертки потенциала 500 мВ/с, концентрацию антиоксидантов в пробе оценивают по разности между пиками тока на катодной ветви циклических вольтамперограмм, снятых до и после добавления анализируемой пробы в виде биологической жидкости к раствору медиаторной пары.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала используют термически расширенный графит.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала используют углеродную ткань.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012151574/15A RU2523564C1 (ru) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Способ измерения антиоксидантной активности биологических жидкостей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012151574/15A RU2523564C1 (ru) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Способ измерения антиоксидантной активности биологических жидкостей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012151574A RU2012151574A (ru) | 2014-06-20 |
| RU2523564C1 true RU2523564C1 (ru) | 2014-07-20 |
Family
ID=51213329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012151574/15A RU2523564C1 (ru) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Способ измерения антиоксидантной активности биологических жидкостей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2523564C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224997C1 (ru) * | 2002-06-06 | 2004-02-27 | Томский политехнический университет | Вольтамперометрический способ определения суммарной активности антиоксидантов |
| RU2337359C1 (ru) * | 2007-03-28 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородская государственная медицинская академия Росздрава" (ГОУ ВПО "НИЖГМА РОСЗДРАВА") | Средство оценки антиокислительной активности химических соединений и биологических жидкостей |
| RU2356050C1 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") | Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ |
| RU2426109C1 (ru) * | 2010-05-18 | 2011-08-10 | Меграбян Казарос Аршалуйсович | Вольтамперометрический способ определения активности антиоксидантов |
| RU2433405C1 (ru) * | 2010-06-23 | 2011-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Способ неинвазивного потенциометрического определения оксидант/антиоксидантной активности биологических тканей и устройство для его осуществления |
| RU2449275C2 (ru) * | 2010-07-01 | 2012-04-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации | Способ определения показателя суммарной антиоксидантной активности биологических объектов методом катодной вольтамперометрии |
-
2012
- 2012-12-03 RU RU2012151574/15A patent/RU2523564C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224997C1 (ru) * | 2002-06-06 | 2004-02-27 | Томский политехнический университет | Вольтамперометрический способ определения суммарной активности антиоксидантов |
| RU2337359C1 (ru) * | 2007-03-28 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородская государственная медицинская академия Росздрава" (ГОУ ВПО "НИЖГМА РОСЗДРАВА") | Средство оценки антиокислительной активности химических соединений и биологических жидкостей |
| RU2356050C1 (ru) * | 2007-12-19 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") | Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ |
| RU2426109C1 (ru) * | 2010-05-18 | 2011-08-10 | Меграбян Казарос Аршалуйсович | Вольтамперометрический способ определения активности антиоксидантов |
| RU2433405C1 (ru) * | 2010-06-23 | 2011-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Способ неинвазивного потенциометрического определения оксидант/антиоксидантной активности биологических тканей и устройство для его осуществления |
| RU2449275C2 (ru) * | 2010-07-01 | 2012-04-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации | Способ определения показателя суммарной антиоксидантной активности биологических объектов методом катодной вольтамперометрии |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012151574A (ru) | 2014-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0873514B1 (en) | Method of determining an analyte using an electrochemical cell | |
| US9075004B2 (en) | Electrochemical cell | |
| ES2255083T3 (es) | Determinacion electroquimica de la fructosamina. | |
| Raoof et al. | Sensitive voltammetric determination of captopril using a carbon paste electrode modified with nano-TiO2/ferrocene carboxylic acid | |
| US20100258451A1 (en) | Determination of hydrogen peroxide concentrations | |
| MY127335A (en) | Electrochemical methods and devices for use in the determination of hematocrit corrected analyte concentrations | |
| Gough et al. | Effect of coreactants on electrochemical glucose oxidation | |
| Brainina et al. | A chronoamperometric method for determining total antioxidant activity | |
| D’Orazio et al. | Electrochemistry and chemical sensors | |
| Levent et al. | Application of a pencil graphite electrode for voltammetric simultaneous determination of ascorbic acid, norepinephrine, and uric acid in real samples | |
| KR20190013474A (ko) | 세포막으로 이루어진 필터를 포함하는 글루코스 측정용 바이오센서 | |
| US20240252072A1 (en) | Treatment device using reaction system containing oxidoreductase and co-enzyme, and method for controlling same | |
| CN105784814A (zh) | 一种基于浓差电池原理的传感器 | |
| RU2523564C1 (ru) | Способ измерения антиоксидантной активности биологических жидкостей | |
| JPH08511625A (ja) | ガス濃度の測定 | |
| US20050084978A1 (en) | Method of simultaneous fractional analysis of peracetic acid and hydrogen peroxide | |
| US20060163088A1 (en) | Amperometric sensor with counter electrode isolated from fill solution | |
| CN110243914B (zh) | 一种测定溶解氧的全固态电化学高分子传感器 | |
| Abdullin et al. | Determination of uric acid by voltammetry and coulometric titration | |
| RU2224997C1 (ru) | Вольтамперометрический способ определения суммарной активности антиоксидантов | |
| Von Woedtke et al. | Glucose oxidase electrodes: effect of hydrogen peroxide on enzyme activity? | |
| Anker et al. | Neutral carrier electrode for continuous measurement of blood Ca2+ in the extracorporeal circulation. | |
| Qi et al. | Advanced electrochemical strategy for in vivo detection of electrochemically inactive molecules | |
| Boink et al. | Direct potentiometric determination of sodium ion in blood. III. Influence of (bi) carbonate. | |
| Villar et al. | Determination of mitoxantrone by flow injection analysis using an amperometric detector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151204 |