![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Разработка высокоэффективных методов, в том числе основанных на использовании наноструктур, для химического анализа объектов окружающей среды, пищевых продуктов и технологических объектов
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2011 г.-31 декабря 2014 г. | Разработка высокоэффективных методов, в том числе основанных на использовании наноструктур, для химического анализа объектов окружающей среды, пищевых продуктов и технологических объектов |
Результаты этапа: Исследована сорбция тетрациклинов (тетрациклина, окситетрациклина, хлортетрациклина и доксициклина) на сверхсшитом полистироле (ССПС) в статических и динамических условиях. Даны объяснения особенностей сорбции соединений в зависимости от кислотности раствора, природы и концентрации соединений. Показано, что ССПС можно использовать для группового концентрирования тетрациклинов в динамическом режиме и их последующего определения в элюате методом ВЭЖХ с амперометрическим детектированием. Концентрирование позволило снизить пределы обнаружения тетрациклинов в 90 –100 раз; они равны 0.6 (окситетрациклин, тетрациклин), 1 (хлортетрациклин) и 2 (доксициклин) нг/мл. Методика применена для анализа модельной смеси на основе речной воды. Предложен способ и осуществлен синтез новых магнитных нанокомпозитных сорбентов на основе сверхсшитого полистирола (ССПС) и полимерного сорбента Strata-X. Синтез проводили путем сорбции предварительно синтезированных магнитных наночастиц оксидов железа размером 9 – 17 нм на поверхности сорбентов. Оптимизированы условия синтеза. Установлено, что лучшей способностью к намагничиванию обладают сорбенты, модификацию которых осуществляли из ацетонитрильных растворов, при этом содержание магнитных наночастиц должно быть не меньше 58 мг Fe3O4 на 1 г сорбента. Проведена сравнительная оценка сорбционных свойств исходных сорбентов (ССПС и Strata-X ) и магнитных композитных материалов ССПС/Fe3O4 и Strata-X/Fe3O4 на их основе по отношению к сульфаниламидам. Показано, что магнитные нанокомпозиты сохраняют сорбционные свойства по отношению к сульфаниламидам и легко отделяются от раствора путем наложения магнитного поля. С применением магнитных композитных материалов ССПС/Fe3O4 и Strata- X/Fe3O4 разработаны методики группового сорбционного концентрирования сульфаметазина, сульфаметоксипиридазина, сульфахлорпиридазина и сульфаметоксазола из водных растворов для их последующего определения в элюате методом ВЭЖХ с амперометрическим детектором. Степени выделения сульфаниламидов из 25 мл водного раствора составили 81 – 92 %. Исследована сорбция синтетических красителей: Понсо 4R, Тартразин, Желтый «солнечный» закат и Зеленый прочный FCF (ЗП) на кремнеземе, химически модифицированном гексадецильными группами (ХМК-С16), и сверхсшитом полистироле. Зеленый прочный FCF – краситель трифенилметанового ряда – количественно сорбируется в широкой области кислотности 1 М HCl – рН 7. Сорбция сульфоазокрасителей максимальна в диапазоне 1 М HCl – рН 1, что позволяет отделять ЗП от других красителей и определять ЗП с сорбционным извлечением его на ХМК-С16 при рН 6 и дальнейшим его определением методом спектроскопии диффузного отражения. Изучена сорбция ряда природных (β-каротин, куркумин и кармин) красителей на созданном нами новом материале оптически прозрачной пленке, полученной путем растворения-осаждения микрокристаллической целлюлозы в гидрофильной ионной жидкости. Разработанные ацетатные пленки сорбируют красители из их водных растворов, при этом степень сорбции зависит от природы красителя, рН и температуры раствора. Важным достоинством разработанных пленок является возможность их повторного использования после регенерации промыванием 0.1 М раствором соляной кислоты. . Получены и исследованы высокоэффективные сорбенты на основе малополярных сорбентов разной природы с нековалентно иммобилизованными реагентами. Исследована сорбция -дикетонов (ацетилацетона, 1-фенил-3-метил-4-бензоилпиразол-5-она, теноилтрифторацетона, пивалоилтрифторацетона), образующих устойчивые комплексы с редкоземельными элементами (РЗЭ), из водных и водно-спиртовых растворов на неполярных сорбентах (гексадецилсиликагеле С16, сверхсшитом полистироле, поливинилиденфториде Ф2М, активном угле, непористом графитированном углеродном сорбенте ENVI-Carb) в динамических условиях. Изучены особенности образования наночастиц серебра в растворах за счет восстановления ионов серебра под воздействием флавоноидов в зависимости от состава раствора, природы и концентрации флавоноида и стабилизатора, времени взаимодействия и содержания этилового спирта. Установлено, что в щелочной среде кверцетин, дигидрокверцетин, рутин и морин восстанавливают азотнокислое серебро с образованием наночастиц серебра. С применением спектрофотометрии и просвечивающей электронной микроскопии выявлено влияние различных факторов на выход наночастиц, их агрегативную устойчивость и дисперсность. Установлено, что по мере увеличения концентрации кверцетина, дигидрокверцетина, рутина и морина в спектрах поглощения растворов образующихся НЧ серебра наблюдается увеличение полосы поверхностного плазмонного резонанса при 415 нм, линейно связанное с концентрацией флавоноидов, что может быть использовано для их спектрофотометрического определения с пределами обнаружения 0,03; 0,06; 0,09 и 0,1 мкг/мл соответственно. С привлечением результатов проведенного исследования разработаны спектрофотометрические методики определения кверцетина и дигидрокверцетина. Методики применены при анализе биологически активных пищевых добавок. Показаны перспективы использования предложенного подхода для оценки антиоксидантной активности С использованием ИЖ TOALS получен ион-селективный электрод (ИСЭ), проявляющий отклик к анионным формам аминокислот. Дополнительная модификация ионами меди(II) и введение в состав композиции более тугоплавкой гидрофобной ИЖ (бромид 1,3-дигексадецилимидазолия, DHDImBr) позволило понизить предел обнаружения фенилаланина в несколько раз (Cmin=2,7•10-5M) и существенно увеличить эксплуатационный ресурс ИСЭ. Тем самым впервые показана возможность использования для создания твердотельного ИСЭ двух ИЖ, одна из которых служит инертной матрицей для иммобилизации второй ИЖ, обеспечивающей связывание аналита и формирование потенциометрического отклика. В результате изучения сорбции продуктов окисления фенольных соединений хитозановой пленкой в условиях, оптимальных для проведения индикаторных процессов и работы биосенсоров двух типов сделан вывод о разных механизмах протекания индикаторных реакций в случаях спектрофотометрического (химическая сорбция) и флуоресцентного (физическая сорбция) биосенсоров. Предложены новые индикаторные системы для определения ряда флавоноидов, основанные на получении интенсивно флуоресцирующих производных по реакции их дериватизации с ароматическими аминами: бензиламином (БА) или мезо-1,2-дифенилэтилендиамином (ДЭД) в присутствии пероксидазы из корней. Установлено, что наиболее универсальным дериватизирующим агентом является ДЭД, который образует производные со всеми флавоноидами кроме рутина. | ||
2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Разработка высокоэффективных методов, в том числе основанных на использовании наноструктур, для химического анализа объектов окружающей среды, пищевых продуктов и технологических объектов |
Результаты этапа: Предложен сорбционный способ и осуществлен синтез новых композитных наноматериалов на основе пенополиуретана (ППУ) и наночастиц (НЧ) золота и серебра, стабилизированных цитратом натрия и 6,6-ионеном. Емкость ППУ по отношению к НЧ составляет 8 – 9 мг/г сорбента. С помощью электронно-микроскопических исследований установлено, что наночастицы размером 15 – 25 нм равномерно распределены по поверхности сорбента. Впервые обнаружено, что наночастицы в фазе ППУ сохраняют способность к поверхностному плазмонному резонансу и агрегации под воздействием тиосоединений (цистеамина, цистеина, ацетилцистеина и меркапопропионовой кислоты), но, в отличие от водных растворов, не агрегируют в присутствии соединений катионной природы и анионов. Показано, что магнитный сорбент ССПС/Fe3O4(5%) можно использовать для группового концентрирования тетрациклинов методом магнитной твердофазной экстракции. Реализовано сочетание сорбционного концентрирования тетрациклинов на магнитном сверхсшитом полистироле с их определением в элюате методом ОФ ВЭЖХ с амперометрическим детектированием. С целью поиска нового спектрофотометрического реагента для определения катехоламинов предложен способ и осуществлен синтез нанопалочек золота (НП Au), оценены их геометрические параметры и спектрофотометрические характеристики. Установлено, что синтезированные НП Au имеют длину 38 нм, диаметр 14 нм и характеризуются интенсивными полосами поверхностного плазмонного резонанса при 520 и 650 – 700 нм, которые отвечают поперечным и продольным плазмонным колебаниям соответственно. Систематически изучено взаимодействие различных катехоламинов (адреналина, норадреналина, допамина и добутамина) с нитратом серебра в присутствии синтезированных нанопалочек золота. Предложен способ on-line концентрирования и ВЭЖХ-УФ определения нескольких моноэфиров фталевой кислоты, монометилфталата, моноэтилфталата и монобутилфталата. Способ включает извлечение аналитов на колонке с пористым графитированным углеродным сорбентом Hypercarb, десорбцию субкритической водой при температуре 150 °C, охлаждение концентрата и его подачу в ВЭЖХ колонку, где происходит фокусирование пиков аналитов. Модель сольватационных параметров Абрахама была использована для получения корреляционных зависимостей, связывающих параметры удерживания ряда модельных соединений на поверхности пористого графитированного углеродного сорбента Hypercarb в среде субкритической воды с их молекулярными константами, характеризующими способность аналитов к различным типам межмолекулярного взаимодействия. Показана возможность определения в напитках синтетических пищевых красителей: Понсо 4R, Тартразин, Желтый «солнечный» закат, Хинолиновый желтый и Зеленый прочный FCF, основанного на их сорбционном извлечении из растворов на кремнеземе, химически модифицированном гексадецильными группами (С16), и последующем их определении на поверхности сорбента методом спектроскопии диффузного отражения. Предложено использование реакции образования продуктов ферментативной дериватизации с ароматическими аминами для определения флавоноидов методом ВЭЖХ с флуоресцентным детектированием. Разработаны методики хроматографического определения кверцетина и кофейной кислоты по реакции их ферментативной дериватизации. Разработаны флуоресцентные экспресс-методики мультиплексного определения катехоламинов - дофамина, эпинефрина, норэпинефрина, гомованилиновой кислоты, метилдофы в полистирольном 96-луночном планшете по предложенной ранее реакции их ферментативной дериватизации с ДЭД и БА в присутствии иммобилизованной и нативной пероксидаз, а также ванилилминдальной кислоты по ее собственной флуоресценции в диапазонах концентраций: 0.25 – 2.5, 0.005 – 0.075, 0.025 – 0.25, 0.5 – 5, 1 – 10 и 25 – 250 мкМ, соответственно. Золь-гель технология использована для синтеза новых чувствительных материалов. В результате варьирования экспериментальных условий (природы и концентрации прекурсоров и порообразователей, режима высушивания) разработаны методики синтеза кремний-титановых ксерогелей с заданными структурными характеристиками. Выбраны условия определения салициловой кислоты, салициламида, метилсалицилата и фторид-ионов с использованием этих новых чувствительных материалов. Порфиразин кобальта и четыре ионные жидкости – хлорид и иодид 1,3-дигексадецилимидазолия и бис(трифлил)имид и гексафторфосфатдифенил-бутилэтилфосфония использованы для создания твердотельного сенсора на иодид на основе печатных планарных электродов. Синтезированы первые образцы фотонных кристаллов на основе микросфер полистирола (диаметром менее 300 нм) и полидиметилсилоксана, дающие визуальный отклик (изменение цвета из зеленой в красно-желтую область) в присутствии неполярных растворителей (бензол, толуол, гексан и др.). |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".