Чувствительный электрохимический сенсор на основе органомодифицированного стеклоуглеродного электрода для контроля релиза амикацина из биоразлагаемых покрытий костных имплантов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Высокая каталитическая активность арендиазония, а также способность ионов золота образовывать особые связи с амикацином использованы для изготовления электрохимического сенсора на основе модифицированного раствором золота и арендиазония тозилата стеклоуглеродного электрода (Ar/ЗСУЭ) для обнаружения и определения амикацина при его релизе из имплантов. Методами атомно-силовой микроскопии, циклической вольтамперометрии и инверсионной вольтамперометрии показано, что использование раствора золота и арендиазоний тозилата для модификации поверхности стеклоуглеродного электрода значительное улучшает характеристики электрода. Для определения амикацина использован метод инверсионной вольтамперометрии, который позволил определять амикацин на Ar/ЗСУЭ в диапазоне концентраций 0.2–60 мкМ и обеспечил предел обнаружения амикацина 0.058 мкМ при релизе его из имплантов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. Б. Слепченко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: slepchenkogb@mail.ru
Россия, 634050, Томск, просп. Ленина, 30

Е. В. Дорожко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: slepchenkogb@mail.ru
Россия, 634050, Томск, просп. Ленина, 30

Е. С. Моисеева

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: slepchenkogb@mail.ru
Россия, 634050, Томск, просп. Ленина, 30

А. Н. Соломоненко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: slepchenkogb@mail.ru
Россия, 634050, Томск, просп. Ленина, 30

Список литературы

  1. Brunton L.L., Lazo J.S., Parker L.K. Pharmacotherapy of gastric acidity, peptic ulcers and gastroesophageal reflux / Goodman and Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics. 11th Ed. McGraw-Hill Companies, 2005.
  2. Serrano J.M., Silva M. Determination of amikacin in body fluid by high-performance liquid-chromatography with chemiluminescence detection // J. Chromatogr. B. 2006. V. 843. № 1. P. 20. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2006.05.016
  3. Usmani M., Ahmed S., Sheraz M., Ahmad I. Analytical methods for the determination of amikacin in pharmaceutical preparations and biological fluids: A review // Iran. J. Anal. Chem. 2018. V. 5. № 2. P. 29. https://doi.org/10.30473/ijac.2018.41591.1133
  4. Wichert B., Schreier H., Derendorf H. Sensitive liquid chromatography assay for the determination of amikacin in human plasma // J. Pharm. Biomed. Anal. 1991. V. 9. № 3. P. 251. https://doi.org/10.1016/0731-7085(91)80154-2
  5. Lu C.Y., Feng C.H. Micro-scale analysis of aminoglycoside antibiotics in human plasma by capillary liquid chromatography and nanospray tandem mass spectrometry with column switching // J. Chromatogr. A. 2007. V. 1156. № 1–2. P. 249. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2007.01.001
  6. Korany M.A.T., Haggag R.S., Ragab M.A., Elmallah O.A. Liquid chromatographic determination of amikacin sulphate after pre-column derivatization // J. Chromatogr. Sci. 2014. V. 52. № 8. P. 837. https://doi.org/10.1093/chromsci/bmt126
  7. Bijleveld Y., de Haan T., Toersche J., Jorjani S., van der Lee J., Groenendaal F. et al. A simple quantitative method analysing amikacin, gentamicin, and vancomycin levels in human newborn plasma using ion-pair liquid chromatography/tandem mass spectrometry and its applicability to a clinical study // J. Chromatogr. B. 2014. V. 951. P. 110. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2014.01.035
  8. Soliven A., Ahmad I.A.H., Tam J., Kadrichu N., Challoner P., Markovich R., Blasko A. A simplified guide for charged aerosol detection of non-chromophoric compounds – Analytical method development and validation for the HPLC assay of aerosol particle size distribution for amikacin // J. Pharm. Biomed. Anal. 2017. V. 143. P. 68. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2017.05.013
  9. Yang M., Tomellini S.A. Non-derivatization approach to high-performance liquid chromatography–fluorescence detection for aminoglycoside antibiotics based on a ligand displacement reaction // J. Chromatogr. A. 2001. V. 939. № 1–2. P. 59. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(01)01337-1
  10. Omar M.A., Hammad M.A., Nagy D.M., Aly A.A. Development of spectrofluorimetric method for determination of certain aminoglycoside drugs in dosage forms and human plasma through condensation with ninhydrin and phenyl acetaldehyde // Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc. 2015. V. 136. P. 1760. https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.10.079
  11. Bhatt D.A., Prajapati L.M., Joshi A.K., Lkharodiya M. Development and validation of spectrophotometry method for simultaneous estimation of cefepime hydrochloride and amikacin sulphate // World J. Pharm. Res. 2015. V. 4. № 5. P. 1482.
  12. Kissinger P.T., Heineman W.R. Laboratory Techniques in Electroanalytical Chemistry. 2nd Ed. Marcel Dekker, 1996. 1008 p.
  13. Xu J.Z., Zhu J.J., Wang H., Chen H.Y. Nano-sized copper oxide modified carbon paste electrodes as an amperometric sensor for amikacin // Anal. Lett. 2003. V. 36. № 13. P. 2723. https://doi.org/10.1081/AL-120025251
  14. Norouzi P., Nabi Bidhendi G.R., Ganjali M.R., Sepehri A., Ghorbani M. Sub-second accumulation and stripping for pico-level monitoring of amikacin sulphate by fast Fourier transform cyclic voltammetry at a gold microelectrode in flow-injection systems // Microchim. Acta. 2005. V. 152. P. 123. https://doi.org/10.1007/s00604-005-0392-x
  15. Xue-Liang W. A. Linear sweep polarographic determination of amikacin with amaranth as electrochemical probe // Chin. J. Anal. Lab. 2006. V. 6. P. 43.
  16. Wang X. L., Yu Z. Y., Jiao K. Voltammetric studies on the interaction of amikacin with methyl blue and its analytical application // Chin. Chem. Lett. 2007. V. 18. № 1. P. 94. https://doi.org/10.1016/j.cclet.2006.11.028
  17. Липовая А.С., Евсеев А.К., Горончаровская И.В., Царькова Т.Г., Шабанов А.К. Электрохимический метод определения амикацина в биологических средах // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. 2022. Т. 36. № 4. С. 104.
  18. Filimonov V.D., Trusova M., Postnikov P., Krasnokutskaya E.A., Lee Y.M., Hwang H.Y., Kim H., Chi K.W. Unusually stable, versatile, and pure arenediazonium tosylates: their preparation, structures, and synthetic applicability // Org. Lett. 2008. V. 10. № 18. P. 3961. https://doi.org/10.1021/ol8013528
  19. Saby C., Ortiz B., Champagne G.Y., Bélanger D. Electrochemical modification of glassy carbon electrode using aromatic diazonium salts. 1. Blocking effect of 4-nitrophenyl and 4-carboxyphenyl groups // Langmuir. 1997. V. 13. № 25. P. 6805. https://doi.org/10.1021/la961033o
  20. Каплин А.А., Кубрак В.А., Рубан А.И. Непараметрическая оценка предела обнаружения в методе инверсионной вольтамперометрии // Журн. аналит. химии. 1978. T. 33. № 12. С. 2298. (Kaplin A.A., Kubrak B. A., Ruban A. I. Nonparametric estimation of the limit of detection in inverse voltammetry // J. Anal. Chem. 1978. V. 33. № 12. P. 1762.)
  21. Экспериандова Л.П., Беликов К.Н., Химченко С.В., Бланк Т.А. Еще раз о пределах обнаружения и определения // Журн. аналит. химии. 2010. Т. 65. № 3. С. 229. (Eksperiandova L.P., Belikov K.N., Khimchenko S.V., Blank T.A. Once again about determination and detection limits // J. Anal. Chem. 2010. V. 65. P. 223. https://doi.org/10.1134/S1061934810030020)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. АСМ-изображения поверхности СУЭ: (а) – поверхность СУЭ (5000×); (б) – поверхность Ar/СУЭ (8000×); (в) – колонии модификатора на СУЭ (120 000×).

Скачать (57KB)
Метаданные
3. Рис. 2. АСМ-изображение поверхности СУЭ, модифицированного арендиазонием и золотом (1000×).

Скачать (92KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Циклическая вольтамперограмма пары феррицианид/ферроцианид на (1) СУЭ и (2) Ar/ЗСУЭ в 0.1 М Н3РО4 (рН 2), содержащей 1.0 мМ K3[Fe(CN)6]/1.0 мМ K4[Fe(CN)6].

Скачать (52KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Вольтамперограммы амикацина в 0.1 М Н3РО4 (рН 2) на 1 – СУЭ; 2 – Ar/ЗСУЭ (сАМ = = 2.0 × 106 М); 3 – Ar/ЗСУЭ (сАМ = 3.0 × 106 М).

Скачать (47KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние содержания золота (0.05–0.2 мМ) на токи пиков окисления амикацина на СУЭ в 0.1 М Н3РО4 (рН 2) при скорости сканирования 30 мВ/с.

Скачать (47KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Вольтамперограммы электроокисления амикацина на Ar/ЗСУЭ при разных значениях рН (Е = 0.715 В при рН 2.0; Е = 0.875 В при рН 6.0; Е = 0.950 В при рН 9.0), сАМ = 2.0 мкМ, скорость сканирования 30 мВ/с.

Скачать (49KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024