RU2828881C1 - Вольтамперометрический сенсор для распознавания и определения энантиомеров триптофана - Google Patents
Вольтамперометрический сенсор для распознавания и определения энантиомеров триптофана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2828881C1 RU2828881C1 RU2023133561A RU2023133561A RU2828881C1 RU 2828881 C1 RU2828881 C1 RU 2828881C1 RU 2023133561 A RU2023133561 A RU 2023133561A RU 2023133561 A RU2023133561 A RU 2023133561A RU 2828881 C1 RU2828881 C1 RU 2828881C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tryptophan
- carboblack
- enantiomers
- determination
- sensor
- Prior art date
Links
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical class C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 title claims abstract description 43
- JAWGVVJVYSANRY-UHFFFAOYSA-N cobalt(3+) Chemical compound [Co+3] JAWGVVJVYSANRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- RRIQVLZDOZPJTH-UHFFFAOYSA-N 3,5-di-tert-butyl-2-hydroxybenzaldehyde Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C=O)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 RRIQVLZDOZPJTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 4
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 abstract description 5
- HBAQYPYDRFILMT-UHFFFAOYSA-N 8-[3-(1-cyclopropylpyrazol-4-yl)-1H-pyrazolo[4,3-d]pyrimidin-5-yl]-3-methyl-3,8-diazabicyclo[3.2.1]octan-2-one Chemical class C1(CC1)N1N=CC(=C1)C1=NNC2=C1N=C(N=C2)N1C2C(N(CC1CC2)C)=O HBAQYPYDRFILMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 abstract description 2
- SSJXIUAHEKJCMH-PHDIDXHHSA-N (1r,2r)-cyclohexane-1,2-diamine Chemical compound N[C@@H]1CCCC[C@H]1N SSJXIUAHEKJCMH-PHDIDXHHSA-N 0.000 abstract 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229960004799 tryptophan Drugs 0.000 description 20
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 8
- IFGCUJZIWBUILZ-UHFFFAOYSA-N sodium 2-[[2-[[hydroxy-(3,4,5-trihydroxy-6-methyloxan-2-yl)oxyphosphoryl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]-3-(1H-indol-3-yl)propanoic acid Chemical compound [Na+].C=1NC2=CC=CC=C2C=1CC(C(O)=O)NC(=O)C(CC(C)C)NP(O)(=O)OC1OC(C)C(O)C(O)C1O IFGCUJZIWBUILZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 229930182827 D-tryptophan Natural products 0.000 description 7
- QIVBCDIJIAJPQS-SECBINFHSA-N D-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-SECBINFHSA-N 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 5
- 101100365657 Mus musculus Scgb2b2 gene Proteins 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- PRAKJMSDJKAYCZ-UHFFFAOYSA-N squalane Chemical compound CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C PRAKJMSDJKAYCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 3
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 2
- NZHXEWZGTQSYJM-UHFFFAOYSA-N [bromo(diphenyl)methyl]benzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C=1C=CC=CC=1)(Br)C1=CC=CC=C1 NZHXEWZGTQSYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- FAPWYRCQGJNNSJ-UBKPKTQASA-L calcium D-pantothenic acid Chemical compound [Ca+2].OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC([O-])=O.OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC([O-])=O FAPWYRCQGJNNSJ-UBKPKTQASA-L 0.000 description 2
- 229960002079 calcium pantothenate Drugs 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- -1 gold nanoparticle-modified carbon Chemical class 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- JXTPJDDICSTXJX-UHFFFAOYSA-N n-Triacontane Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC JXTPJDDICSTXJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZUFQODAHGAHPFQ-UHFFFAOYSA-N pyridoxine hydrochloride Chemical compound Cl.CC1=NC=C(CO)C(CO)=C1O ZUFQODAHGAHPFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960004172 pyridoxine hydrochloride Drugs 0.000 description 2
- 235000019171 pyridoxine hydrochloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000011764 pyridoxine hydrochloride Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229940032094 squalane Drugs 0.000 description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960004441 tyrosine Drugs 0.000 description 2
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 2
- 235000013878 L-cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 239000004201 L-cysteine Substances 0.000 description 1
- YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N Melatonin Natural products COC1=CC=C2N(C(C)=O)C=C(CCN)C2=C1 YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N beta-cyclodextrin Chemical class OC[C@H]([C@H]([C@@H]([C@H]1O)O)O[C@H]2O[C@@H]([C@@H](O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O[C@H]3O[C@H](CO)[C@H]([C@@H]([C@H]3O)O)O3)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]3O[C@@H]1CO WHGYBXFWUBPSRW-FOUAGVGXSA-N 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005557 chiral recognition Methods 0.000 description 1
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960002433 cysteine Drugs 0.000 description 1
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 229960003444 immunosuppressant agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003018 immunosuppressive agent Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N melatonin Chemical compound COC1=CC=C2NC=C(CCNC(C)=O)C2=C1 DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003987 melatonin Drugs 0.000 description 1
- MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N methamphetamine Chemical compound CN[C@@H](C)CC1=CC=CC=C1 MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 229960001252 methamphetamine Drugs 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003910 polypeptide antibiotic agent Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004365 square wave voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области аналитической химии. Раскрыт энантиоселективный вольтамперометрический сенсор для определения энантиомеров триптофана на основе пастового электрода из графитированной термической сажи Carboblack C, предварительно модифицированной хиральным энантиомерно чистым октаэдрическим комплексом кобальта(III) Λ-конфигурации с хлорид-анионом на основе (R,R)-1,2-циклогександиамина и 3,5-дитретбутилсалицилового альдегида, взятым в соотношении 1 массовая часть комплекса на 100 массовых частей Carboblack C. Изобретение обеспечивает возможность определения содержания индивидуальных энантиомеров оптически активного действующего вещества в биологически активной добавке «Триптофан» в модельных растворах, в биологических жидкостях и в таблетированных формах различных производителей с использованием вольтамперометрического метода. 4 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно совершенствованию количественного определения энантиомеров оптически активной аминокислоты – триптофана (Trp) – в модельных растворах, биологических жидкостях, а также биологически активных добавках без предварительного его выделения из таблетированных форм.
Энантиомерная чистота Trp является важным показателем качества биологически активной добавки «Триптофан», т.к. из ее двух существующих оптических D- и L-изомеров, только последний изомер участвует в синтезе белков, пептидных антибиотиков, нативных иммунодепрессантов, формировании иммунного отклика и нормализации процессов центральной нервной системы (ЦНС). Препараты, содержащие Trp, выпускаются большим количеством производителей, поэтому экспрессный, высокоэффективный и недорогой контроль качества, способный определять энантиомерную чистоту содержащегося Trp является, востребованным. Аналитические электрохимические методы, использующие энантиоселективные вольтамперометрические сенсоры, в полной мере отвечают предъявляемым к анализу требованиям. При этом именно энантиоселективные вольтамперометрические сенсоры отвечают за качество определения энантиомерной чистоты содержащегося в препаратах триптофана.
Существуют сенсоры для селективного распознавания и определения энантиомеров триптофана на основе пастового электрода с различными модификаторами, такими как:
- 3-Neomenthylindene [L.R. Zagitova, V.N. Maistrenko, Y.A. Yarkaeva, V.V. Zagitov, R.A. Zilberg, P.V. Kovyazin and L.V. Parfenova Novel chiral voltammetric sensor for tryptophan enantiomers based on 3-neomenthylindene as recognition element // J. Electroanal. Chem., 2021, vol. 880, pp. 114939–114949];
- SnO2-Co3O4@rGO/IL [H. Zeinali, H. Bagheri, Z. Monsef-Khoshhesab, H. Khoshsafar and A. Hajian Nanomolar simultaneous determination of tryptophan and melatonin by a new ionic liquid carbon paste electrode modified with SnO2-Co3O4@rGO nanocomposite // Mater. Sci. Eng. C, 2017, vol. 71, pp. 386–394];
- SiO2 nanoparticles [M. Xu, M. Ma and Y. Ma Electrochemical determination of tryptophan based on silicon dioxide nanoparticles modified carbon paste electrode // Russ. J. Electrochem. 2012, vol. 48, pp. 489–494];
- BTPM [Y.A. Yarkaeva, E.N. Islamuratova, L.R. Zagitova, V.Y. Gus’kov, R.A. Zil’berg and V.N. Maistrenko A sensor for the recognition and determination of tryptophan enantiomers based on carbon-paste electrode modified by enantiomorphic crystals of bromotriphenylmethane // J. Anal. Chem. 2021, vol. 76, pp. 1345–1354];
- Ni NPs/N-C [P. Deng, X. Nie, Y. Wu, Y. Tian, J. Li and Q. He A cost-saving preparation of nickel nanoparticles/nitrogen-carbon nanohybrid as effective advanced electrode materials for highly sensitive tryptophan sensor // Microchem. J., 2021, vol. 160, pp. 105744];
- CPE/CNF [X. Tang, Y. Liu, H. Hou, T. You Electrochemical determination of L-tryptophan, L-tyrosine and L-cysteine using electrospun carbon nanofibers modified electrode, Talanta, 2010, vol. 80, pp. 2182–2186]. Срок хранения вышеперечисленных сенсоров представлен в таблице 1.
Таблица 1
| Сенсор | Срок хранения, дни |
| CPBE/3-Neomenthylindene | 5 |
| CPE/SnO2-Co3O4@rGO/IL | 14 |
| CPE/SiO2 nanoparticles | 7 |
| CPE/BTPM | 6 |
| CPE/Ni NPs/N-C | 14 |
| CPE/CNF | 1 |
Основным недостатком модифицированных электродов является низкая стабильность.
Существуют сенсоры для селективного распознавания и определения энантиомеров триптофана на основе следующих хиральных модификаторов:
- 3-neomenthylindene [L.R. Zagitova, V.N. Maistrenko, Y.A. Yarkaeva, V.V. Zagitov, R.A. Zilberg, P.V. Kovyazin and L.V. Parfenova Novel chiral voltammetric sensor for tryptophan enantiomers based on 3-neomenthylindene as recognition element // J. Electroanal. Chem., 2021, vol. 880, pp. 114939–114949];
- Cu2-β-CD/NH2-CS-MWCNTs [P. Lei, Y. Zhou, G. Zhang, Y. Zhang, C. Zhang, S. Hong, Y. Yang, C. Dong and S. Shuang A highly efficient chiral sensing platform for tryptophan isomers based on a coordination self-assembly // Talanta, 2019, vol. 195, pp. 306–312];
- β-CD-PtNPs/GNs [Y.-X. Sun, D.-D. Zhang, Y. Sheng, D. Xu, R. Zhang and M. Bradley Supramolecular assembly induced chiral interface for electrochemical recognition of tryptophan enantiomers // Anal. Methods, 2021, vol. 13, pp. 2011–2020];
- MWCNTs-HECS [J. Song, C. Yang, J. Ma, Q. Han, P. Ran and Y. Fu Voltammetric chiral discrimination of tryptophan using a multilayer nanocomposite with implemented amino-modified beta-cyclodextrin as recognition element // Microchim. Acta, 2018, vol. 185, pp. 230];
- GNP-CILE [A. Safavi and S. Momeni Electrocatalytic oxidation of tryptophan at gold nanoparticle-modified carbon ionic liquid electrode // Electroanalysis, 2010, vol. 22, pp. 2848–2855];
- NH2-β-CD/Au@Pt/PEI/MWCNTs [J. Xu, Q. Wang, C. Xuan, Q. Xia, X. Lin and Y. Fu Chiral recognition of tryptophan enantiomers based on beta-cyclodextrin-platinum nanoparticles/graphene nanohybrids modified electrode // Electroanalysis, 2016, vol. 28, pp. 868–873];
- BTPM [Y.A. Yarkaeva, E.N. Islamuratova, L.R. Zagitova, V.Y. Gus’kov, R.A. Zil’berg and V.N. Maistrenko A sensor for the recognition and determination of tryptophan enantiomers based on carbon-paste electrode modified by enantiomorphic crystals of bromotriphenylmethane // J. Anal. Chem. 2021, vol. 76, pp. 1345–1354]. Сравнение аналитических характеристик приведено в таблице 2.
Таблица 2
| Сенсор | Предел обнаружения, моль/л | Линейный диапазон определяемых концентраций, моль/л | i p1/i p2 | ΔE p, мВ |
| 3-Neomenthylindene | 1.71⋅10-6 для L-триптофана, 2.23⋅10-6 для D- триптофана |
2.5⋅10–6 – 3.0·10–4 | 1.34 | 10 |
| Cu2-β-CD/NH2-CS-MWCNTs | 1.34⋅10-5 for L- триптофана, 1.85·10-5 for D- триптофана |
1.0⋅10–4 – 4.0·10–3 | 1.64 | 40 |
| β-CD-PtNPs/GNs | 1.7⋅10-5 для L- триптофана, 2.1⋅10-5 для D- триптофана |
5.00⋅10-5 – 5.00·10-3 | 1.30 | - |
| MWCNTs-HECS | 1.34⋅10-5 для L- триптофана, 1.85⋅10-5 для D- триптофана |
5.0⋅10–3 – 1.0·10–2 | 1.15 | - |
| GNP-CILE | 4.0⋅10-6 | 5⋅10-6 – 9·10-4 | - | - |
| NH2-β-CD/Au@Pt/PEI/MWCNTs | 4.3⋅10-6 для L- триптофана, 5.6⋅10-6 для D- триптофана |
1.0⋅10−5 − 5.0⋅10−3 | 1.45 | - |
| BTPM | 2.09⋅10-6 для L- триптофана, 1.16⋅10-6 для D- триптофана |
1.00⋅10–5 – 4.0⋅10–4 | 1.14 | 20 |
Среди сенсоров, описанных ранее в литературе, можно выделить основные ограничения их применения: высокий предел обнаружения, узкий линейный диапазон концентраций, низкое значение разности потенциалов (ΔE p), а также коэффициента энантиоселективности (i p1/i p2).
Существуют сенсоры для селективного распознавания и определения энантиомеров триптофана на основе молекулярного импринтинга (МИП):
- Nafion-MIP-MWCNTs@IL [Y. Xia, F. Zhao and B. Zeng A molecularly imprinted copolymer based electrochemical sensor for the highly sensitive detection of L-tryptophan // Talanta, 2020, vol. 206, pp. 120245];
- MIP-MWCNTs [Y. Wu, P. Deng, Y. Tian, Z. Ding, G. Li, J. Liu, Z. Zuberi and Q. He Rapid recognition and determination of tryptophan by carbon nanotubes and molecularly imprinted polymer-modified glassy carbon electrode // Bioelectrochemistry, 2020, vol. 131, pp. 107393];
- MIP/ABPE [T. Deng, W. Ding, Li. Liu and He A simple and efficient molecularly imprinted electrochemical sensor for the selective determination of tryptophan // Biomolecules, 2019, vol. 9, pp. 294];
- ABPE/GR [P. Deng, Z. Xu and Y. Feng Acetylene black paste electrode modified with graphene as the voltammetric sensor for selective determination of tryptophan in the presence of high concentrations of tyrosine // Mater. Sci. Eng. C., 2014, vol. 35, pp. 54–60];
- MIP/CNT-CPE [M. Akhoundiana, T. Alizadeha, M.R. Ganjalia and P. Norouzia Ultra-trace detection of methamphetamine in biological samples using FFT square wave voltammetry and nano-sized imprinted polymer/MWCNTs-modified electrode // Talanta, 2019, vol. 200, pp. 115–123].
В таблице 3 представлены аналитические характеристики МИП сенсоров, описанных в литературе.
Таблица 3
| Сенсор | Предел обнаружения, моль/л | Линейный диапазон определяемых концентраций, моль/л | i p1/i p2 | ΔE p, мВ |
| Nafion-MIP-MWCNTs@IL | 6.0⋅10-9 | 8.0⋅10-9 – 2.6·10-5 | 14.1 | - |
| MIP-MWCNTs | 1.0⋅10-9 | 2.0⋅10-9 – 1.0⋅10-4 | 1.50 | - |
| MIP/ABPE | 8.0⋅10-9 | 1.0⋅10-8 – 4⋅10-6 4⋅10-6 – 2.0⋅10-5 2.0⋅10-5 – 1.0⋅10-4 |
3.50 | - |
| ABPE/GR | 6.0⋅10-8 | 1.0⋅10-7 –1.0⋅10-4 | 0.58 | - |
| MIP/CNT-CPE | 8.3⋅10-10 | 1.0⋅10-8 - 1.0⋅10-6 3.0⋅10-6 - 1.0⋅10-4 |
- | 115 |
Данные МИП-сенсоры имеют сложную методику изготовления и необходимость качественного удаления молекул темплатов для получения воспроизводимых результатов, что является их ключевыми недостатками.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка экспрессного, недорогостоящего, стабильного, высокочувствительного энантиоселективного вольтамперометрического сенсора, обладающего возможностью определять энантиомерную чистоту биологически активной добавки «Триптофан» в модельных растворах, таблетированных формах и биологических жидкостях с помощью дифференциально-импульсной вольтамперометрии (ДИВ).
Техническим результатом изобретения является возможность определения содержания индивидуальных энантиомеров оптически активного действующего вещества биологически активной добавки «Триптофан» в модельных растворах, биологических жидкостях и таблетированных формах различных производителей с использованием вольтамперометрического метода.
Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается энантиоселективным вольтамперометрическим сенсором для определения энантиомеров триптофана на основе пастового электрода из графитированной термической сажи Carboblack C, предварительно модифицированной хиральным октаэдрическим комплексом кобальта(III) Λ-конфигурации с хлорид-анионом на основе коммерчески доступных (R,R)-1,2-циклогександиамина и 3,5-дитретбутилсалицилового альдегида, взятым в соотношении 1 массовая часть комплекса на 100 массовых частей Carboblack C.
В предложенном техническом решении в качестве хирального селектора использован октаэдрический комплекс кобальта(III) Λ-конфигурации с хлорид-анионом Λ(R,R)-Co-Cl, преимуществом которого является стабильность на воздухе и в водных растворах, что обеспечивает более длительный срок хранения предложенного сенсора, по сравнению с другими, описанными в литературе (Таблица 4).
Хиральный модификатор (или селектор) Λ(R,R)-Co-Cl обеспечивает более низкий предел обнаружения, широкий линейный диапазон концентраций, высокий коэффициент энантиоселективности (i p1/i p2), большую разность Red/Ox потенциалов (ΔE p), а также имеет низкую себестоимость, по сравнению с другими хиральными модификаторами, описанными в литературе (Таблица 4).
При сопоставимых значениях линейного диапазона определяемых концентраций, энантиоселективность обеспечивается простой процедурой нанесения хирального модификатора Λ(R,R)-Co-Cl на частицы графитированной термической сажи Carboblack C без задействования методики молекулярного импринтинга (Таблица 4).
Предложенный энантиоселективный вольтамперометрический сенсор состоит из не менее трех основных компонентов – тела сенсора, выполненного из цилиндрического политетрафторэтиленного корпуса и платиновой проволоки в качестве электрического коллектора, графитированной термической сажи Carboblack C и хирального селектора – энантиомерно чистого октаэдрического комплекса кобальта(III) Λ-конфигурации с хлорид-анионом на основе (R,R)-1,2-циклогександиамина и 3,5-дитретбутилсалицилового альдегида (Λ(R,R)-Co-Cl), который придает сенсору способность к детектированию аналитического сигнала L-2-амино-3-(1H-индол-3-ил)пропионовой кислоты. Для связывания модифицированной хиральным комплексом кобальта(III) графитированной термической сажи Carboblack С и создания пастообразной массы используется сквалан.
Реализацию предложенного хирального сенсора иллюстрируют следующие примеры:
1) Методика приготовления Λ(R,R)-Co-Cl@CBPE
Для приготовления пастообразного электрода 1 мг комплекса кобальта(III) Λ(R,R)-Co-Cl растворяли в 1 мл хлороформа. К раствору комплекса добавляли 100 мг сажи Carboblack C и затем энергично перемешивали полученную смесь в течение 1 часа. После этого растворитель выпаривали, а оставшийся твердый порошок сушили в сушильном шкафу при 50 °C в течение 15 минут. Для образования однородной пасты к модифицированному Carboblack C добавляли две капли сквалана с последующим перемешиванием.
В таблице 4 представлены аналитические характеристики предложенного сенсора для распознавания и определения L- и D- энантиомеров Trp (n = 5, P = 0.95).
Таблица 4
| Сенсор | Λ(R,R)-Co-Cl@CBPE |
| Предел обнаружения, моль/л | 3.30⋅10-6 для L-триптофана, 2.42⋅10-6 для D-триптофана |
| Линейный диапазон определяемых концентраций, моль/л | 1.00⋅10-6 – 5.00⋅10-4 |
| i p1/i p2 | 1.36 |
| ΔE p, мВ | 35 |
| Относительное стандартное отклонение, % | 1.0–4.4 в модельных растворах 1.4–5.4 в плазме крови 1.4–5.1 в моче 1.3–5.2 для L-триптофана в пантотенате кальция, гидрохлориде пиридоксина (производитель: ЭВАЛАР) 2.0–2.1 для L-триптофана (Производитель: Scitec Nutrition) 3.3–6.2 для L-триптофана в стеариновой кислоте (производитель: NOW International) |
| Правильность, % | 99.9–103.3 в модельных растворах 97.0–105.4 в плазме крови 97.0–100.0 в моче 101.9–104.4 для L-триптофана в пантотенате кальция, гидрохлориде пиридоксина (производитель: ЭВАЛАР) 102.2–105.4 для L-триптофана (Производитель: Scitec Nutrition) 101.1–103.9 для L-триптофана в стеариновой кислоте (производитель: NOW International) |
| Срок хранения, дни | 15 |
Из представленных в Таблице 4 аналитических характеристик следует, что разработанный энантиоселективный вольтамперометрический сенсор обладает хорошей стабильностью, широким линейным диапазоном определяемых концентраций, высоким коэффициентом энантиоселективности (i p1/i p2), разностью потенциалов (ΔE p), а также низким пределом обнаружения, что позволяет проводить высокоточное количественное определение энантиомеров триптофана в модельных растворах, биологических жидкостях и биологически активных добавках без предварительного выделения активного вещества из таблетированных форм. Разработанный сенсор характеризуется низкой стоимостью, простотой изготовления, доступностью, а также воспроизводимостью результатов анализа.
Claims (1)
- Энантиоселективный вольтамперометрический сенсор для определения энантиомеров триптофана на основе пастового электрода из графитированной термической сажи Carboblack C, предварительно модифицированной хиральным энантиомерно чистым октаэдрическим комплексом кобальта(III) Λ-конфигурации с хлорид-анионом на основе (R,R)-1,2-циклогександиамина и 3,5-дитретбутилсалицилового альдегида, взятым в соотношении 1 массовая часть комплекса на 100 массовых частей Carboblack C.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2828881C1 true RU2828881C1 (ru) | 2024-10-21 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT202000027642A1 (it) * | 2020-11-19 | 2021-02-19 | Sense4Med S R L | Sensore miniaturizzato modificato con carbon black per la determinazione di Tyr in siero sanguigno |
| EP3645733B1 (en) * | 2017-06-30 | 2023-04-26 | Abbott Diabetes Care | Method and apparatus for analyte detection using an electrochemical biosensor |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3645733B1 (en) * | 2017-06-30 | 2023-04-26 | Abbott Diabetes Care | Method and apparatus for analyte detection using an electrochemical biosensor |
| IT202000027642A1 (it) * | 2020-11-19 | 2021-02-19 | Sense4Med S R L | Sensore miniaturizzato modificato con carbon black per la determinazione di Tyr in siero sanguigno |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ИОНИНА А.М. и др. Вольтамперометрический сенсор для распознавания и определения энантиомеров триптофана на основе графитированной сажи Carboblack C и цеолита MFI-И // Инновационные материалы и технологии, материалы Международной научно-технической конференции молодых ученых, 20.06.2023, стр. 187-188. * |
| МАЙСТРЕНКО В.Н. и др. Энантиоселективные вольтамперометрические сенсоры на основе хиральных материалов // ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2020, т. 75, N 12, стр. 1080-1096. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | A novel ratiometric electrochemical biosensor for sensitive detection of ascorbic acid | |
| Li et al. | Constructing electrochemical sensor using molecular-imprinted polysaccharide for rapid identification and determination of l-tryptophan in diet | |
| Yarkaeva et al. | Voltammetric sensor system based on Cu (II) and Zn (II) amino acid complexes for recognition and determination of atenolol enantiomers | |
| CN110231382B (zh) | 一种基于分子印迹聚合膜修饰电极的l-谷氨酸检测方法及传感器 | |
| US20220065808A1 (en) | Method for selective detection of l-tryptophan using formaldehyde as medium | |
| CN113406168B (zh) | 分子印迹检测氯霉素的电化学传感器及其制备方法和应用 | |
| Zilberg et al. | Chiral octahedral cobalt (III) complex immobilized on Carboblack C as a novel robust and readily available enantioselective voltammetric sensor for the recognition of tryptophan enantiomers in real samples | |
| CN104820005A (zh) | 一种基于壳聚糖/环糊精双核铜的手性传感器及其制备方法 | |
| CN106053575A (zh) | 一种用于测量酪氨酸浓度的复合材料修饰电极及应用 | |
| Hua et al. | A highly selective “turn-on” electroanalysis strategy with reduced copper metal–organic frameworks for sensing histamine and histidine | |
| Pan et al. | Development of a chiral electrochemical sensor based on copper–amino acid mercaptide nanorods for enantioselective discrimination of tryptophan enantiomers | |
| Sun et al. | Electrochemical recognition of tryptophan enantiomers based on the self-assembly of polyethyleneimine and chiral peptides | |
| CN105044178A (zh) | 基于壳聚糖/海藻酸钠的手性传感器对含有锌离子的色氨酸对映体的手性识别 | |
| Li et al. | Electrochemical chiral recognition of tryptophan enantiomers based on copper-modified β-cyclodextrin | |
| An et al. | Isostructural chiral metal–organic frameworks with metal-regulated performances for electrochemical enantiomeric recognition of tyrosine and tryptophan | |
| CN111398381A (zh) | 一种识别非电活性氨基酸对映体的电化学识别方法 | |
| KR20120103911A (ko) | 일산화질소 검출용 바이오센서 및 이의 제조방법 | |
| CN109085225A (zh) | 一种一步沉积法修饰磁电极的蛋白质电化学印迹传感器的制备方法 | |
| Wang et al. | Electrochemical sensor based on sodium alginate as a chiral selective agent for the detection of tryptophan isomers in food | |
| Wei et al. | Bovine serum albumin‐coated titanium dioxide modified electrochemical interface for enantioselective discrimination of D/L‐aspartic acid | |
| RU2828881C1 (ru) | Вольтамперометрический сенсор для распознавания и определения энантиомеров триптофана | |
| Li et al. | A non-enzymatic electrochemical biosensor based on SiO 2–Au nanoparticles for hemoglobin detection | |
| Sun et al. | Construction of CS/BSA multilayers for electrochemical recognition of tryptophan enantiomers | |
| CN211122646U (zh) | 一种基于分子印迹聚合膜修饰电极的l-谷氨酸检测传感器 | |
| CN111537581B (zh) | 一种可用于识别非电活性对映体构型的电化学传感器的制备方法 |