ИСТИНА

Проект направлен на создание хемосенсоров нового поколения, основанных на композитных наноструктурах, один из компонентов которых будет связывать низкомолекулярные соединения – потенциальные аналиты, а другой – формировать флуоресцентный или фотометрический сигнал. Основная задача проекта – изучение закономерностей формирования оптического отклика такой структуры на связывание аналита, в том числе поиск структур, в которых такой отклик наиболее интенсивен. Увеличение интенсивности оптического сигнала будет достигнуто при использовании квантовых точек и приема селективной ферментативной дериватизации аналитов. Задача селективного связывания аналитов будет решаться, в частности, за счет использования молекулярного импринтинга в мембранах, пленках и наночастицах. Авторы предлагают конкретные методические подходы и структуры, не описанные в литературе или мало изученные. В качестве аналитов будут выступать физиологически активные органические соединения (антибиотики, фенотиазины, пероксиды, катехоламины и их метаболиты, некоторые серосодержащие и фенольные соединения, фитостеролы). Ожидается, что выполнение проекта позволит сформулировать требования к композитным наноструктурам, которые позволят проводить селективное и чувствительное определение таких аналитов в сложных матрицах (биологических жидкостях, фармацевтических препаратах, растительном сырье, пищевых продуктах, моторном топливе). Фундаментальная задача данного проекта – развитие подходов к интеграции стадий, обеспечивающих в единой сенсорной структуре селективность (за счет использования полимерных покрытий с молекулярными отпечатками или ферментами) и интенсивный аналитический сигнал (фотометрический или флуоресцентный). Создаваемые оптические сенсорные материалы могут быть твердофазными (композитная наноструктура, нанесенная на пластинку или мембрану) или представлять собой раствор композитных наночастиц.

В 2013 г. развивали способы селективного связывания аналитов и способы получения аналитического сигнала. Показана возможность получения молекулярных отпечатков потенциальных аналитов новыми способами: карбодиимидной сшивкой аминокислот в присутствии катионного полиэлектролита (темплатом служил краситель) и импринтингом на поверхности кремнезема с использованием альбумина (темплат – экдистен). Осуществлен также импринтинг экдистена на поверхности TiO2 с использованием бутоксида титана. Продолжена работа по импринтингу аналитов в полиэлектролитных мультислоях в порах трековых мембран; найдена система, в которой качество отпечатков (темплат – цефтриаксон) улучшается в присутствии наночастиц золота. Установили, что флуоресценцию квантовых точек (КТ) CdSe/CdS/ZnS в водных растворах и на кремнеземе можно заметно повысить введением катионных полиэлектролитов (полиаллиламина, полиэтиленимина, солей полидиметилдиаллиламмония). Начали систематическое изучение влияния на флуоресценцию КТ потенциальных аналитов (цефалоспоринов, фторхинолонов, сульфаниламидов, пенициллинов, тетрациклина, аминогликозидных антибиотиков и др.). Круг тушителей флуоресценции сужается при модификации КТ катионными полиэлектролитами. В некоторых системах квантовый выход флуоресценции КТ возрастает (в присутствии тетрациклина и сульфаметоксазола). На примере промазина и дибензотиофена (ДБТ) предложены оригинальные подходы к определению серосодержащих субстратов оксидоредуктаз методами спектрофотометрии и флуоресценции. Показаны аналитические перспективы использования ПХ и Гб в водной и водно-органической средах на примере окисления фенотиазинов (промазина и хлорпромазина). Выявлены значительные преимущества гемоглобина перед пероксидазой в окислении ДБТ, при этом впервые достигнута количественная, селективная и быстрая (5 мин) конверсия ДБТ в сульфоксид (98%). На основе хитозана разработаны новые сорбционные материалы – оптически прозрачные пленки и гидрогели, получаемые путем ковалентной сшивки, и хитозана с молекулярыми отпечатками промазина и ДБТ-сульфона. Для сшивки предпочтителен о-фталевый диальдегид. Показаны преимущества гидрогелей сшитого хитозана перед импринтированным хитозаном для извлечения и последующего определения фенотиазинов и производных ДБТ. Создана композитная пленка состава хитозан–фенилендиамин/хитозан–пероксидаза для определения ряда фенольных соединений в окрашенных и мутных средах. Разработанный на ее основе твердофазный флуоресцентный сенсор по чувствительности и воспроизводимости определения а превосходит литературные аналоги, позволяя определять, в частности, пирокатехин и допамин на уровне n·10–7 М. В 2014 г. для связывания аналитов использовали метод молекулярного импринтинга. Получены молекулярно-импринтированные экдистеном наночастицы диоксида титана и показана возможность группового концентрирования фитоэкдистероидов (экдистен, экдизон, туркестерон, дакрихайнанстерон, макистероны A и С) на этом носителе. Найдено, что предварительное образование комплекса экдистена с 3-аминофенилборной кислотой повышает качество молекулярных отпечатков. Обнаружена возможность импринтинга модельного красителя в наночастицы формазина, продукта конденсации формальдегида с гидразином. Для определения аналитов по влиянию на интенсивность флуоресценции квантовых точек последние переводили в водный раствор, иммобилизовали на носителях, выявили круг аналитов – лекарственных веществ, влияющих на сигнал. Показали возможность определения тетрациклина с помощью твердофазного чувствительного элемента, содержащего иммобилизованные квантовые точки, с пределом обнаружения 3•10–6 М в присутствии 10-кратных количеств других антибиотиков. Для определения полиароматических гетероциклических серосодержащих соединений (ПАГС) – дибензотиофена (ДБТ), его сульфона (ДБТО) и метильных производных, являющихся маркерами качества нефтепродуктов – предложен подход, основанный на образовании аналитами окрашенных комплексов с переносом заряда с π-акцепторами: 2,3-дихлоро-5,6-дициано-1,4-бензохиноном (ДДХ) и 7,7,8,8-тетрациано¬хинодиметаном (ТЦНХ). Разработана методика определения ПАГС на уровне, требуемом при анализе дизельного топлива (нижние границы определяемых содержаний – порядка 10–4 М). Для повышения селективности определения предложено использовать метод гигантского комбинационного рассеяния, для чего создан чувствительный композитный элемент, состоящий из наночастиц серебра, напыленных на шероховатую поверхность стеклянной пластинки с ДДХ или ТЦНХ, иммобилизованным в слое хитозана. Показана возможность определения 1×10-5 – 5×10-4 М ДБТ (sr = 0.02) и 5×10-6 – 5×10-4 М ДБТО (sr = 0.04) в растворе.