Мембраны мф-4ск с различным ионно-молекулярным составом в пд-сенсорах для определения новокаина, лидокаина
Полуместная К.А.,1 Паршина А.В.2,Янкина К.Ю.3
1Воронежский государственный университет,
Воронеж, Россия.
Аспирант 3г.
2Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия. Молодой учёный.
3Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия. Аспирант 1г.
Научный руководитель: Бобрешова О.В.
В сенсорах, аналитическим сигналом которых является потенциал Доннана на границе ионообменник/исследуемый раствор (ПД-сенсоры [1-3]) в качестве электродоактивных материалов мы используем перфторированные сульфокатионитовые полимерные (ПСП) мембраны в виде стержней, трубок. В [4] обнаружено, что использование в качестве электродоактивного материала ПД-сенсоров ПСП в форме двухзарядных катионов лизина предварительно обработанных этиленгликолем (ЭГ) при температуре стеклования полимера повышает величину отклика и чувствительность сенсора к лизину, а также его селективность к лизину в присутствии нейтральных аминокислот в водных растворах. Изменение характеристик сенсора обусловлено отличием модифицированных ПСП мембран от исходных большей концентрацией неассоциированных органических противоионов, а также изменением механизма потенциал определяющей протолитической реакции [4]. Поэтому для увеличения чувствительности и селективности ПД-сенсоров к катионам новокаина и лидокаина в водных растворах и физиологических средах было предложено исследовать ПСП мембраны с различным ионно-молекулярным составом.
В качестве объектов исследования использовалииндивидуальные водные растворы гидрохлоридов новокаина (NovHCl) и лидокаина (LidHCl), хлоридов калия и натрия с индивидуальными аналитическими концентрациями компонентов 1,0·10-4-7,3·10-2; 1,0·10-4-3,7·10-1; 1,0·10-4-1,0; 1,0·10-4-1,0 М соответственно. Для перевода ПСП мембран в смешанную Н+/Н3N+C6H4COOH-форму образцы в исходной H+-форме выдерживали 30 мин в ЭГ при 1100 С, затем кипятили в течение 10 мин в 0,1 М растворе п-аминобензойной кислоты Н2NC6H4COOH. Полученные таким образом образцы выдерживали в дистиллированной воде 24 часа, затем хранили в 0,1 М растворе Н2NC6H4COOH.
Для создания ПД-сенсоров с высокой чувствительностью и преимущественной селективностью к катионам NovH+, LidH+ нами были получены образцы ПСП мембран № 1 (ПОЕ=1,02 ммоль/г.сух.п., W=10%), 2 (ПОЕ=1,12 ммоль/г.сух.п., W=4%). В качестве модификатора была выбрана п-аминобензойная кислота Н2NC6H4COOH, т.к. она является структурным фрагментом новокаина. Чувствительность ПД-сенсоров на основе образцов ПСП мембран № 1, 2 к катионам Na+, K+ (23±1, 21±1 и 23±1, 21±2 мВ/pC соответственно) снижается в 1,8-2,5 раза по сравнению с чувствительностью ПД-сенсоров на основе образцов исходных ПСП мембран K+-форме (41±1, 48±3 и 40±1, 52±4). При этом чувствительность ПД-сенсоров на основе образцов ПСП мембран № 1, 2 к катионам NovH+, LidH+ остается высокой, порядка (30-35)±2 мВ/pC. Снижение чувствительности ПД-сенсоров на основе образцов ПСП мембран № 1, 2 к катионам щелочных и щелочно-земельных металлов может быть обусловлено частичным замещением сильных кислотных фиксированных SO3H+-групп на слабо кислотные карбоксильные COOH-группы п-аминобензойной кислоты в результате протекания протолитической реакции:
(1) |
Получены градуировочные уравнения (2) ПД-сенсоров на основе исходных и модифицированных образцов ПСП мембран в растворах NovHCl, LidHCl, учитывающие взаимовлияние ионов NovH+, LidH+ и H3O+ на отклик сенсоров.
(2) |
где ∆φD – аналитический сигнал ПД-сенсора (мВ); pC – отрицательный десятичный логарифм концентрации катионов NovH+, LidH+ (М); b0 – свободный член градуировочного уравнения (мВ); b1 – предлогарифмические коэффициенты (мВ/рС), характеризующие чувствительность определения ионов NovH+, LidH+ с помощью данного уравнения; b2 – предлогарифмические коэффициенты (мВ/рС), характеризующие чувствительность определения ионов гидроксония с помощью данного градуировочного уравнения. Показано, что ПД-сенсор на основе ПСП мембран в Н+/Н3N+C6H4COOH-форме (образцы № 1, 2) более селективен к катионам NovH+, LidH+ в присутствии ионов гидроксония, чем ПД-сенсор на основе ПСП в К+-форме (образцы № 2)
Литература:
[1] Бобрешова О.В., Агупова М.В., Паршина А.В., Тимофеев С.В. Пат. 2376591 РФ (2009).
[2] Бобрешова О.В., Агупова М.В., Паршина А.В. Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 9, 19-23 (2009).
[3] Бобрешова О.В., Паршина А.В., Полуместная К.А., Тимофеев С.В. Мембраны и мембранные технологии, 1, 27-36 (2011).
[4] Бобрешова О. В., Агупова М.В., Паршина А.В. Журнал аналитической химии, 6, 660-666 (2009).
Авторы выражают благодарность к.х.н. зав. лабораторией мембранных процессов ОАО «Пластполимер» (г. Санкт-Петербург, Россия) Тимофееву С.В. за предоставление образцов ПСП мембран, трубок, стержней. Работа выполнена при поддержке программы «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (проекты №8080р/12604 от 30.04.2010, №8960р/14035 от 19.04.2011, №14016 от 30.04.2011).