Flow-injection amperometric determination of ceftriaxone, cefotaxime, and cefoperazone on an electrode modified with a binary system of gold particles and mixed-valence ruthenium oxides

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Modified electrodes based on gold particles and mixed-valence ruthenium oxides, as well as a binary system based on them, were developed for voltammetric determination of ceftriaxone, cefotaxime, and cefoperazone. The electrode with the binary system of gold particles and mixed-valence ruthenium oxides, which exhibited the best characteristics, was used to detect cephalosporins under flow-injection analysis conditions. Optimal detection conditions for cephalosporins in the flow-injection system were selected. The dependence of the analytical signal on the concentration of the examined compounds in logarithmic coordinates is linear within the range from 5 × 10–7 to 5 × 10–3 M. The proposed method for determining cephalosporins was tested during the analysis of pharmaceutical products.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. G. Shaidarova

Kazan Federal University, A.M. Butlerov Chemical Institute

Author for correspondence.
Email: LarisaShaidarova@mail.ru
Russian Federation, Kazan

I. A. Chelnokova

Kazan Federal University, A.M. Butlerov Chemical Institute

Email: LarisaShaidarova@mail.ru
Russian Federation, Kazan

M. A. Ilyina

Kazan Federal University, A.M. Butlerov Chemical Institute

Email: LarisaShaidarova@mail.ru
Russian Federation, Kazan

G. K. Budnikov

Kazan Federal University, A.M. Butlerov Chemical Institute

Email: LarisaShaidarova@mail.ru
Russian Federation, Kazan

References

  1. Яковлев С.В. Современное значение цефалоспоринов при лечении инфекций в стационаре // РМ Ж. 2005. № 10. C. 720.
  2. Mamdouh S.M., Alaa E.A., Nessma N.M. Chemistry, classification, pharmacokinetics, clinical uses and analysis of beta lactam antibiotics: A review // J. Chem. Pharm. Res. 2014. V. 6. № 11. P. 28.
  3. Rageh A.H., El-Shaboury SR., Saleh G.A., Mohamed F.A. Spectophotometric method for determination of certain cephalosporins using 4-chloro-7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (NBD-Cl) // Nat. Sci. 2010. V. 2. № 8. P. 828.
  4. Ali Ahmed S.M., Elbashir A.A., Aboul-Enein H.Y. New spectrophotometric method for determination of cephalosporins in pharmaceutical formulations // Arab. J. Chem. 2015. V. 8. № 2. P. 233.
  5. Gaudin K., Langlois M.-H., Kauss T. Phoeung T., Arrachart S., Demartini A.-M., et al. In vitro ceftriaxone stability at new-borns’ rectal PH assessed by UV and HPLC methods // Pharm. Anal. Acta. 2015. V. 6. № 7. P. 393.
  6. Abdellatef H.E., Shalaby A.A., Elsaid H.M., Ayad M.M. Colorimetric and titrimetric methods for determination of some cephalosporins in their pure and dosage forms // Sci. Pharm. 2000. V. 68. № 3. P. 263.
  7. Narala S.R., Saraswathi K. RP-HPLC Methods for the determination of cephalosporins (cefditoren pivoxil and cefdinir) in pharmaceutical dosage forms // J. Pharm. Sci. Res. 2011. V. 3. № 1. P. 1002.
  8. Писарев В.В., Зайцева К.В., Смирнова Л.Б., Белолипецкая В.Г., Кибальчич Д.А., Колтунов И.Е. Определение цефиксима в плазме крови методом ВЭЖХ // Антибиотики и химиотерапия. 2009. T. 54. № 7–8. С. 37.
  9. Kang Y.S., Lee S.Y., Kim N.H., Choi H.M., Park J.S., Kim W., Lee H.J. A specific and rapid HPLC assay for the determination of cefroxadine in human plasma and its application to pharmacokinetic study in Korean // J. Pharm. Biomed. Anal. 2006. V. 40. № 2. P. 369.
  10. El-Shaboury S.R., Saleh G.A., Mohamed F.A., Rageh A.H. Analysis of cephalosporin antibiotics // J. Pharm. Biomed. Anal. 2007. V. 45. № 1. P. 1.
  11. Rigo-Bonnin R., Arbiol-Roca A., Cobo-Sacristan S., Padulles A., Murillo O., Shaw E., et al. Development and validation of a measurement procedure based on ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry for simultaneous measurement of β-lactam antibiotic concentration in human plasma // Clin. Chim. Acta. 2017. V. 468. № 21. P. 215.
  12. Kaya S.I., Karabulut T.C., Kurbanoglu S., Ozkan S.A. Chemically modified electrodes in electrochemical drug analysis // Curr. Pharm. Anal. 2020. V. 16. № 6. P. 641.
  13. Ren S., Zeng J., Zheng Z., Shi H. Perspective and application of modified electrode material technology in electrochemical voltammetric sensors for analysis and detection of illicit drugs // Sens. Actuators A: Phys. 2021. V. 329. № 4. Article 112821.
  14. Шайдарова Л.Г., Будников Г.К. Химически модифицированные электроды на основе благородных металлов, полимерных пленок или их композитов в органической вольтамперометрии. Обзор // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63. № 10. С. 1014. (Shaidarova L.G., Budnikov H.C. Chemically modified electrodes based on noble metals, polymer films, or their composites in organic voltammetry: A review // J. Anal. Chem. 2008. V. 63. № 10. P. 922.)
  15. Jamasbi E.S., Rouhollahi A, Shahrokhian S. The electrocatalytic examination of cephalosporins at carbon paste electrode modified with CoSalophen // Talanta. 2007. V. 71. № 4. P. 1669.
  16. Shahrokhian S., Ranjbar S., Ghalkhani M. Modification of the electrode surface by Ag nanoparticles decorated nano diamond-graphite for voltammetric determination of ceftizoxime // Electroanalysis. 2016. V. 28. № 3. P. 469.
  17. Shahrokhian S., Rastgar S. Construction of an electrochemical sensor based on the electrodeposition of Au–Pt nanoparticles mixtures on multi-walled carbon nanotubes film for voltammetric determination of cefotaxime // Analyst. 2012. V. 137. № 11. P. 2706.
  18. Шайдарова Л.Г., Будников Г.К. / Проблемы аналитической химии. Т. 14. Химические сенсоры / Под ред. Власова Ю.Г.М.: Наука, 2011. С. 203.
  19. Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Лексина Ю.А., Хайруллина Д.Ю., Будников Г.К. Проточно-инжекционное амперометрическое определение 5-гидрокситриптофана, пиридоксина и аскорбиновой кислоты на планарном электроде, модифицированном частицами бинарной системы золото-палладий // Аналитика. 2022. Т. 12. № 4. С. 280.
  20. Шайдарова Л.Г., Будников Г.К. Амперометрическое детектирование лекарственных веществ в проточно-инжекционном анализе / Фармацевтический анализ. Сер. “Проблемы аналитической химии”. М.: АНРАМАК-МЕДИА, 2013. C. 580.
  21. Shaidarova L.G., Chelnokova I.A., Il’ina M.A., Gedmina A.V., Budnikov H.C. Amperometric detection of caffeine and paracetamol on a dual screen printed electrode modified with mixed-valence ruthenium and cobalt oxides in flow-injection analysis // Res. J. Pharm. Biol. Chem. Sci. 2016. V. 7. № 6. P. 2884.
  22. Ayaz S., Dilgin Y., Apak R. Flow injection amperometric determination of hydrazine at a cupric-neocuproine complex/anionic surfactant modified disposable electrode // Microchem. J. 2020. V. 159. № 1. Article 105457.
  23. McCormick W., Muldoon C., McCrudden D. Electrochemical flow injection analysis for the rapid determination of reducing sugars in potatoes // Food Chem. 2021. V. 340. № 3. Article 127919.
  24. Цефотаксим (ФС 2.1.0212.18). XIV Государственная Фармакопея Российской Федерации. Часть 3. Москва, 2018. С. 5068.
  25. Цефтриаксон (ФС 2.1.0213.18). XIV Государственная Фармакопея Российской Федерации. Часть 3. Москва, 2018. С. 5075.
  26. Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Лексина Ю.А., Ильина М.А., Гедмина А.В., Будников Г.К. Проточно-инжекционное амперометрическое определение дофы и тирозина на двойном электрода, модфицированном бинарной системой золото-кобальт // Журн. аналит. химии. 2018. Т. 73. № 2. С. 129. (Shaidarova L.G., Chelnokova I.A., Leksina Yu. A., Il’ina M.A., Gedmina A.V., Budnikov H.C. Flow-injection amperometric determination of dopa and tyrosine at a dual electrode modified with the gold-cobalt binary system // J. Anal. Chem. 2018. V. 73. № 2. P. 176.)
  27. Yang P., Wang X., Ge C., Fu X., Liu X., Chai H., et al. Fabrication of CuO nanosheets-built microtubes via Kirkendall effect for non-enzymatic glucose sensor // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 494. № 16. P. 484.
  28. Yang B., Qiao J., Yu Y., Yuan L., Hu X. The simple-preparation of Cu–Ni/CuO–NiO using solution plasma for application in a glucose enzyme-free sensor // New J. Chem. 2020. V. 44. № 26. P. 10806.
  29. Liu H.F., Wang P., Zhang Q., Wang Z., Liu Y., Zheng Z., et al. Porous Co3O4 nanosheets as a high-performance non-enzymatic sensor for glucose detection // Anal. Bioanal. Chem. 2018. V. 410. № 29. P. 7663.
  30. Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Ильина М.А., Гедмина А.В., Будников Г.К. Амперометрическое детектирование гидроксипуринов на электроде, модифицированном композитом на основе смешановалентных оксидов рутения и кобальта, в условиях проточно-инжекционного анализа // Журн. аналит. химии. 2017. Т. 72. № 1. С. 91. (Shaidarova L.G., Chelnokova I.A., Il’ina M.A., Gedmina A.V., Budnikov H.C. Amperometric detection of hydroxypurines at an electrode modified with a composite based on mixed-valence ruthenium and cobalt oxides in flow injection analysis // J. Anal. Chem. 2017. V. 72. № 1. P. 107.)
  31. Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Ильина М.А., Махмутова Г.Ф., Ахматханова Ф.Ф., Будников Г.К. Порционно-инжекционное амперометрическое определение кофеина и теофиллина на электроде, модифицированном углеродными нанотрубками и оксидами рутения // Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 8. С. 743. (Shaidarova L.G., Chelnokova I.A., Il’ina M.A., Makhmutova G.F., Akhmatkhanova F.F., Budnikov H.C. Batch-injection amperometric determination of caffeine and theophylline on an electrode modified by carbon nanotubes and ruthenium oxides // J. Anal. Chem. 2020. V. 75. № 8. P. 1066.)
  32. Kivraki., Selçuk K., Faruk Er O., Aktas N. Nanostructured electrochemical cysteine sensor based on carbon nanotube supported Ru, Pd, and Pt catalysts // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 267. № 3. Article 124689.
  33. Будников Г.К., Майстренко В.Н., Евтюгин Г.А. Основы современного электрохимического анализа. М.: БИНО М. Лаборатория знаний, 2003. C. 592.
  34. Шайдарова Л.Г., Лексина Ю.А., Челнокова И.А., Ильина М.А., Гедмина А.В., Будников Г.К. Двойной планарный электрод с биметаллической системой золото-палладий для проточно-инжекционного амперометрического определения дофамина и аскорбиновой кислоты // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2018. Т. 160. № 1. С. 40.
  35. Шайдарова Л.Г., Челнокова И.А., Ильина М.А., Лексина Ю.А., Будников Г.К. Амперометрическое детектирование триптофана и пиридоксина на двойном планарном электроде, модифицированном наночастицами золота, в проточно-инжекционной системе // Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 6. С. 437. (Shaidarova L.G, Chelnokova I.A., Il’ina M.A., Leksina Yu. A., Budnikov H.C. Amperometric detection of tryptophane and pyridoxine on a dual screen-printed electrode modified by gold nanoparticles in a flow-injection system // J. Anal. Chem. 2019. V. 74. № 6. P. 584.)
  36. Москвин Л.Н., Булатов А.В., Москвин А.Л. Проточные методы анализа. СПб: ВВМ, 2008. С. 48.
  37. Yue X., Xu X., Liu C., Zhao S. Simultaneous determination of cefotaxime and nimesulide using poly(L-cysteine) and graphene composite modified glassy carbon electrode // Microchem. J. 2022. V. 174. № 1. Article 107058.
  38. Hassine C.B.A., Güngör Ö., Burç M., Özcan İ., Köytepe S., Duran S.T. Electrochemical determination of ceftriaxone using polyurethane-modified electrode containing caffeic acid and chitosan // Polym. Plast. Technol. Mater. 2022. V. 61. № 6. P. 609.
  39. Majdi S., Jabbari A., Heli H., Yadegari H., Moosavi-Movahedi A.A., Haghgoo S. Electrochemical oxidation and determination of ceftriaxone on a glassy carbon and carbon-nanotube-modified glassy carbon electrodes // J. Solid State Electrochem. 2009. V. 13. № 3. P. 407.
  40. Majidi M.R., Asadpour-Zeynali K., Hafezi B. Electrocatalytic oxidation and determination of ceftriaxone sodium antibiotic in pharmaceutical samples on a copper hexacyanoferrate nanostructure // Anal. Methods. 2011. V. 3. № 3. P. 646.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Рис. 1. Схема проточно-инжекционного анализа с амперометрическим детектированием на химически модифицированном электроде, где Мох и Мred – окисленная и восстановленная формы модификатора соответственно.

Download (149KB)
Indexing metadata
3. Рис. 2. (а): Циклические вольтамперограммы на электроде RuOx–СУ в отсутствие цефтриаксона (1) и на электродах RuOx–СУ (2), Au–СУ (3) и Au–RuOx–СУ (4) в присутствии 5 × 10–3 М цефтриаксона на фоне 0.05 М H2SO4. (б): Зависимость тока при Е = 1.15 В от концентрации цефтриаксона на электроде RuOx–СУ (n = 6, P = 0.95).

Download (121KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Зависимость тока окисления цефтриаксона (с = 5 × 10–3 М) на электроде Au–RuOx–СУ от (а) накладываемого потенциала, (б) объема пробы и (в) скорости потока в условиях проточно-инжекционного анализа на фоне 0.05 М H2SO4 (n = 6, P = 0.95).

Download (157KB)
Indexing metadata
5. Рис. 4. Зависимость тока окисления цефтриаксона на электроде Au–RuOx–СУ от его концентрации в условиях проточно-инжекционного анализа на фоне 0.05 М H2SO4 (n = 6, P = 0.95).

Download (76KB)
Indexing metadata
6. Табл.1.1

Download (23KB)
Indexing metadata
7. Табл.1.2

Download (17KB)
Indexing metadata
8. Табл 1.3

Download (28KB)
Indexing metadata
9. Табл. 1.4

Download (18KB)
Indexing metadata
10. Табл 1.5

Download (10KB)
Indexing metadata
11. Табл 1.6

Download (16KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences