СПОСОБ ТВЕРДОФАЗНОЙ ЭКСТРАКЦИИ КРАСИТЕЛЯ ТОЛУИДИНОВОГО СИНЕГО
METHOD FOR SOLID PHASE EXTRACTION OF TOLUIDINE BLUE DYE

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для твердофазной экстракции основного тиазинового красителя толуидинового синего из водных растворов. Ниже представлена структурная формула толуидинового синего.
Известен способ определения толуидинового синего (ТС) путем сорбции на полимерной полиакрилатной матрице, модифицированной группами NH3 в присутствии цетилпиридин хлорида (Anouar Ben Fradj, Ridha Lafi, Lassad Gzara, Ahmed Hichem Hamzaoui, Amor Hafiane Spectrophotometric study of the interaction of toluidine blue with poly(ammonium acrylate) //Journal of Molecular Liquids 194 (2014) 110–114). Способ включает образование комплекса ТС с аминогруппами 1:1, индикация количества ТС идет по монохроматическому сдвигу на 73 нм, что делает невозможным непосредственное визуальное или спектрофотометрическое определение количества ТС.
Известен способ определения ТС посредством внесения в раствор наночастиц диоксида титана TiO2 и фиксации спектрофотометрического сигнала диффузного отражения (V.B. Llorente, E.M. Erro, A.M. Baruzzi, R.A. Iglesias Optochemical fiber sensor for Toluidine Blue detection in high turbidity media //Sensors and Actuators B S0925-4005(15)00429-3; http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.snb.2015.03.085). Способ отличается низкой стоимостью и высокой чувствительностью определения, вплоть до 5 x 10-7 M. Однако способ может быть реализован только в средах с высокой вязкостью, препятствующей осаждению наночастиц диоксида титана TiO2 в течение измерения. Таким образом, для водных растворов и биологических жидкостей данный способ спектрофотомерического определения ТС не может быть реализован.
Известен подобный способ (M.A. Rauf, Shahnaz M. Qadri, Sarmadia Ashraf, Karima M. Al-Mansoori Adsorption studies of Toluidine Blue from aqueous solutions onto gypsum //Chemical Engineering Journal 150 (2009) 90–95), основанный на применении гипса в качестве сорбционных частиц. Использование гипса позволяет получить более устойчивые в водной среде коллоидные растворы. Существенным недостатком способа является невоспроизводимость размера частиц и свойств поверхности гипса от партии к партии, что меняет плотность коллоидной системы. Вследствие этого оптическая плотность раствора должна быть установлена в каждом конкретном случае, что мешает стандартизации определения.
Часто ТС определяют не в виде индивидуального вещества, а в процессе анализа свободного гепарина в крови. Определение гепарина необходимо для контроля и диагностики ряда онкологических заболеваний. Для этого в анализируемый объект вносят определенное количество ТС, который связывается со свободным гепарином в комплекс 1:1. Непрореагировавший остаток ТС определяют различными способами и исходя из этих данных рассчитывают количество свободного гепарина в крови. Известен «Способ определения свободного гепарина в крови крупного рогатого скота» (патент РФ 2127433, МПК G01N33/49, опубл. 10.03.1999). Количество свободного гепарина в крови крупного рогатого скота определяют способом, при котором в пробирки добавляют 0,1%-ный раствор ТС совместно с гепаринизированной венозной кровью. Количество ТС после реакции с гепарином определяют визуально по осветлению раствора. Недостатком метода является низкая чувствительность на уровне 0,1% ТС.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ твердофазной экстракции (патент WO2005098431, МПК B01L 3/00, опубл. 20.10.2005) «Тест-система для определения концентрации анализируемого вещества в физиологической жидкости», в котором определение ТС осуществляется спектрофотометрически после сорбции на полимерный сорбент. Гидрофобный состав сорбента содержит изооктилакрилаты, додецилакрилаты, производные стирола или соединения с частично фторированными углеродными цепями.
Недостатком данного способа - невозможность использовать указанный стиролдивинилбензольный сорбент для количественного спектрофотометрического определения толуидинового синего красителя в силу его непрозрачности. Обычный метод пробоподготовки путем десорбции аналита с помощью подходящего растворителя ведет к появлению значительной ошибки определения вследствие неполного извлечения сорбированного аналита из объема стиролдивинилбензольной матрицы. Предложенная матрица не может быть использована для количественной оценки содержания толуидинового синего красителя, а только в виде индикаторной тест-системы для его качественной оценки. Данный способ получения сорбента выбран как прототип.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа твердофазной экстракции красителя ТС для последующего спектрофотометрического определения и содержания в водных растворах.
Решение указанной задачи достигается тем, что как в способе твердофазной экстракции прототипа, включающем взаимодействие полимерной матрицы со сшитой внутренней структурой с толуидиновым синим красителем, последующее ее отделение от раствора и оценку концентрации аналита, в качестве мембраны применяют прозрачную полиметакрилатную матрицу, аналитический сигнал представляют в виде светопоглощения при 608 нм, координаты цвета или визуальной оценки интенсивности окраски оптической мембраны, количественную и/или качественную оценку экстрагированного толуидинового синего красителя проводят по градуировочному графику и/или цветовой шкале, построенных для эталонных концентраций.
Сущность заявляемого способа заключается во взаимодействии красителя толуидинового синего с эфирными группами полиметилметакрилата и его экстракции в полимерную матрицу. При этом матрица приобретает цвет, имеющий в спектре поглощения максимум при λ=608 нм для толуидинового синего красителя (рис. 1).
Преимуществом заявленного изобретения является возможность использования нескольких вариантов измерения аналитического сигнала оптической мембраны на основе полиметакрилатной матрицы для качественной и/или количественной оценки содержания толуидинового синего красителя.
Пример 1. Спектрофотометрическое определение красителя толуидинового синего
Внутрь шприца объемом 10 мл помещали пластинку полиметилметакрилатной матрицы (ПММ) размером 1×5×6 мм, затем шприц опускали в раствор красителя толуидинового синего таким образом, чтобы можно было отобрать пробу объемом 10 мл. После отбора впускали небольшое количество воздуха 2-4 мл в шприц для того, чтобы было удобно встряхивать пластинку с анализируемым раствором. После 5-минутного встряхивания анализируемый раствор сливали и вынимали пластинку ПММ, высушивали фильтровальной бумагой и измеряли оптическую плотность при 608 нм.
Результаты определения красителя ТС (n=3÷4, P=0,95) представлены в таблице 1.
Таблица 1. Способ твердофазной экстракции красителя толуидинового синего
Метод
Введено,мг/л
Найдено,мг/л
Спектрофотометрия
0,5
0,50±0,08
2,0
2,0±0,2
5,0
5,0±0,4
ВЭЖХ
0,5
0,50±0,06
2,0
1,9±0,1
5,0
5,0±0,2
Пример 2. Визуально-тестовое определение красителя толуидинового синего
Для визуально-тестового определения красителя толуидинового синего получены цветовые шкалы путем сканирования образцов, полученных при построении градуировочных зависимостей. Визуальное тест-определение выполняли аналогично методике, описанной в примере 1, с тем отличием, что после контакта с аналитом поглощение полиметакрилатных матриц не измеряли, а проводили сравнение их окраски с цветовой шкалой и полуколичественно определяли концентрацию красителя толуидинового синего.
Цветовая шкала для визуального определения красителя толуидинового синего изображена на рис. 2.