Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТИОНИНА В МОДЕЛЬНЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ НА ГРАФИТОВОМ ЭЛЕКТРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ КОЛЛОИДНЫМИ ЧАСТИЦАМИ ПАЛЛАДИЯ

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания метионина в водных растворах методом циклической вольтамперометрии.

Известен способ определения метионина методом инверсионной вольтамперометрии на модифицированном углеродными нанотрубками, и пленкой витамином B₁₂ углеродсодержащем электроде, основанный на реакции восстановления метионина до гомоцистеина в лекарственных препаратах. Предел обнаружения метионина составляет 1⋅10^-7 моль/л. [Шелковников В.В., Алтыев А.М., Виноградов М.Е. Определение метионина в лекарственных препаратах методом инверсионной вольтамперометрии // Журнал аналитической химии. 2019. Т.74. №12. С. 934-940].

Недостатками данного способа является низкая чувствительность и узкий диапазон определяемых концентраций, составляющий 1,5 порядка, трудоемкость изготовления модифицированного электрода, использование графитовых нанотрубок, имеющих высокую стоимость. Известен способ определения метионина методом циклической вольтамперометрии в комбикормах [RU 2554280 C1, МПК G01N27/48 (2006.01), опубл.: 27.06.2015], включающий перевод вещества из пробы в раствор и проведение катодной вольтамперометрии на ртутно-пленочном электроде при потенциале -0,315 В относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода на фоне боратного буферного раствора pH 9,18 при постоянно-токовой форме развертки потенциала со скоростью 0,06 В/с с областью определяемых содержаний метионина от 2,6⋅10^-4 моль/л до 2,0⋅10^-3 моль/л.

Недостатками данного способа является низкая чувствительность и узкий диапазон определяемых концентраций, равный одному порядку, использование токсичного элемента - ртути для модифицирования поверхности индикаторного ртутно-пленочного электрода.

Известен способ определения метионина в лекарственных формах [RU 2479840 C2, МПК G01N33/15 (2006.01), опубл. 20.04.2013], заключающийся в предварительном переводе анализируемого препарата в жидкую форму, помещении его в ячейку, содержащую определенное количество генерированного йода, полученного путем облучения стабилизированным источником света реакционной смеси, состоящей из 0,5М раствора йодида калия, буферного раствора и сенсибилизатора - эозината натрия, измерении силы тока в ячейке и по достижении постоянства тока продувании воздухом раствора в ячейке в течение 1-2 мин, облучении светом и измерении времени генерации, пошедшего на восполнение убыли йода, определении количества анализируемого препарата по калибровочному графику по изменению силы тока и времени генерации йода. Нижний предел определения метионина составляет 0,06 мкг.

Недостатками данного способа является использование йода, который в больших концентрациях токсичен для организма, а использование для генерации йода ультрафиолетового излучение опасно для органов зрения, что также приводит к образованию токсичного вещества первого класса опасности - озона.

Известен способ вольтамперометрического определения метионина с амперометрическим детектированием в условиях проточно-инжекционного определения в модельных водных растворах на поверхности стеклоуглеродного электрода, модифицированного пленкой политетрасульфофталоцианина никеля (II). Данный способ включает использование многостадийного процесса модифицирования индикаторного электрода сложными по составу веществами. Нижняя граница определения метионина равна 1⋅10^-9 М. [Шайдарова Л.Г. и др. Электрокаталитическое окисление и проточно-инжекционное определение серосодержащих аминокислот на стеклоуглеродном электроде, модифицированном пленкой политетрасульфофталоцианина никеля (II) // Журнал аналитической химии. 2013. Т. 68. № 6. С. 596.].

Недостатком данного способа является низкая чувствительность, трудоемкость изготовления индикаторного электрода, включающая использование сложных по составу веществ и многостадийность процесса модифицирования.

Наиболее близким решением к предлагаемому является способ определения метионина в модельных водных растворах методом циклической вольтамперометрии на графитовом электроде, модифицированном коллоидными частицами золота [RU 2586961 C1, МПК G01N27/48 (2006.01), опубл. 10.06.2016], заключающийся в том, что проводят модифицирование графитовых электродов коллоидными частицами золота из золя золота в течение 300 с при потенциале накопления -1,0 В с последующей регистрацией обратных пиков электроокисления метионина на катодной кривой при скорости изенения потенциала 100 мВ/с на фоне 0,1 M раствора NaOH в диапазоне потенциалов от -1,0 до 1,0 В. Концентрацию метионина определяют по величине обратных максимумов вольтамперных кривых в диапазоне потенциалов от минус 0,20 до плюс 0,10 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей.

Однако, известный способ позволяет определять содержание метионина при минимальной концентрации, равной 1⋅10^-13 моль/л в пределах одного порядка, а модифицирование графитовых электродов коллоидными частицами золота (III) ведут в течение 300 с.

Техническим результатом изобретения является создание способа определения метионина в модельных растворах методом циклической вольтампермометрии на графитовом электроде, позволяющего расширить диапазон определяемых концентраций метионина и повысить экспрессность определения.

Предложенный способ определения метионина в модельных водных растворах методом циклической вольтамперометрии на графитовом электроде, модифицированном коллоидными частицами палладия, заключается в том, что проводят модифицирование графитового электрода коллоидными частицами палладия из золя палладия в течение 60 с при потенциале накопления -1,0 В с последующей регистрацией катодных максимумов при скорости изменения потенциала 100 мВ/с на фоне 0,1 М раствора NaCl в диапазоне потенциалов от - 0,8 до 1,0 В. Концентрацию метионина определяют по величине катодных максимумов вольтамперных кривых в диапазоне потенциалов от минус 0,30 до минус 0,60 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей.

Предлагаемый вольтамперометрический способ позволил улучшить метрологические характеристики анализа метионина, расширить диапазон определяемых концентраций на два порядка от 1⋅10^-12 до 1⋅10^-10 моль/л и повысить экспрессность определения в 5 раз по сравнению с прототипом.

В таблице 1 показаны результаты определения метионина в модельных водных растворах методом циклической вольтамперомотрии на графитовом электроде, модифицированном коллоидными наночастицами палладия.

На фиг. 1 представлены катодные вольтамперные кривые метионина, полученные на графитовом электроде, предварительно электрохимически модифицированном коллоидными частицами палладия, где кривая 1 - фон 0,1 M NaCl, кривая 2 - C_Met = 2⋅10^-12 моль/л, кривая 3 - C_Met = 4⋅10^-12 моль/л.

На фиг. 2 представлены катодные вольтамперные кривые метионина, полученные на графитовом электроде, предварительно электрохимически модифицированном коллоидными частицами палладия, где кривая 1 - фон физиологический раствор, кривая 2 - C_Met = 5⋅10^-11 моль/л, кривая 3 - C_Met = 10⋅10^-11 моль/л.

На фиг. 3 представлены катодные вольтамперные кривые метионина, полученные на графитовом электроде, предварительно электрохимически модифицированном коллоидными частицами палладия, где кривая 1 - фон физиологический раствор, кривая 2 - C_Met = 1⋅10^-10 моль/л, кривая 3 - C_Met = 2⋅10^-10 моль/л.

Пример 1. Измерения были проведены в модельном водном растворе. Графитовый электрод помещали в электрохимическую ячейку (кварцевый стаканчик), заполненную 10 мл золя палладия (мольное соотношение PdCl₂:Na₃C₆H₅O₇ = 1:3). Провели электролиз раствора для модификации графитового электрода коллоидными частицами палладия при условии: Е_э = -1,0 В, τ_э= 60 с. Полученный модифицированный графитовый электрод ополаскивали бидистиллированной водой и поместили в другую электрохимическую ячейку (кварцевый стаканчик), заполненную 10 мл 0,1 М раствора NaCl. Не проводя накопления, регистрировали анодную ветвь от потенциала от минус 0,8 В и заканчивая плюс 1,0 В, а затем катодную ветвь от потенциала плюс 1,0 B и заканчивая минус 0,8 В циклической вольтамперной кривой фонового электролита при скорости изменения потенциала 100 мВ/с. На катодной ветви вольтамперной кривой фонового электролита не наблюдается катодный максимум в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг. 1, кривая 1). При добавлении раствора метионина (первая добавка) происходит увеличение высоты катодного максимума в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг. 1, кривая 2). При добавлении второй добавки раствора метионина происходит пропорциональное увеличение высоты катодного максимума в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг 1. кривая 3).

Пример 2. Измерения были проведены в модельном водном растворе. Графитовый электрод помещали в электрохимическую ячейку (кварцевый стаканчик), заполненную 10 мл золя палладия (мольное соотношение PdCl₂:Na₃C₆H₅O₇ = 1:3). Провели электролиз раствора для модификации графитового электрода коллоидными частицами палладия при условии: Е_э = -1,0 В, τ_э= 60 с. Полученный модифицированный графитовый электрод ополаскивали бидистиллированной водой и поместили в другую электрохимическую ячейку (кварцевый стаканчик), заполненную 10 мл 0,1 М раствора NaCl. Не проводя накопления, регистрировали анодную ветвь от потенциала от минус 0,8 В и заканчивая плюс 1,0 В, а затем катодную ветвь от потенциала плюс 1,0 B и заканчивая минус 0,8 В циклической вольтамперной кривой фонового электролита при скорости изменения потенциала 100 мВ/с. На катодной ветви вольтамперной кривой фонового электролита не наблюдается катодный максимум в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг. 2, кривая 1). При добавлении раствора метионина (первая добавка) происходит увеличение высоты катодного максимума в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг. 2, кривая 2). При добавлении второй добавки раствора метионина происходит пропорциональное увеличение высоты катодного максимума в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг 2. кривая 3).

Пример 3. Измерения были проведены в физиологическом растворе. Графитовый электрод помещали в электрохимическую ячейку (кварцевый стаканчик), заполненную 10 мл золя палладия (мольное соотношение PdCl₂:Na₃C₆H₅O₇ = 1:3). Провели электролиз раствора для модификации графитового электрода коллоидными частицами палладия при условии: Е_э= -1,0 В, τ_э = 60 с. Потом полученный модифицированный графитовый электрод ополаскивали бидистиллированной водой и помещали в другую электрохимическую ячейку (кварцевый стаканчик), заполненную 10 мл физиологического раствора. Не проводя накопления, регистрировали анодную ветвь от потенциала от минус 0,8 В и заканчивая плюс 1,0 В, а затем катодную ветвь от потенциала плюс 1,0 B и заканчивая минус 0,8 В циклической вольтамперной кривой фонового электролита при скорости изменения потенциала 100 мВ/с. На катодной ветви вольтамперной кривой фонового электролита не наблюдается катодный максимум в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг. 3, кривая 1).

В физиологический раствор добавляли 0,01 мл аттестованной смеси метионина концентрации 1⋅10^-10 моль/дм³ и не проводя накопления регистрировали анодную ветвь, а затем катодную ветвь циклической вольтамперной кривой при скорости изменения потенциала 100 мВ/с.

При добавлении раствора метионина (первая добавка) происходит увеличение высоты катодного максимума в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг. 3, кривая 2).

Затем добавляли 0,01мл аттестованной смеси метионина концентрации 1⋅10^-10 моль/дм³ (суммарная концентрация в растворе составила 2⋅10^-10 моль/дм³) и не проводя накопления регистрировали анодную ветвь, а затем катодную ветвь циклической вольтамперной кривой при скорости изменения потенциала 100 мВ/с. На катодной ветви вольтамперной кривой наблюдается пропорциональный рост максимума в диапазоне потенциалов от минус 0,3 B до минус 0,6 В (фиг. 3, кривая 3).

Предложенный способ прост, при его осуществлении не используются токсические вещества. Способ может быть использован в любой лаборатории, имеющей компьютеризированные анализаторы типа ТА или полярограф.