ТВЕРДОКОНТАКТНЫЙ СЕНСОР ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА БЕТА-ЛАКТАМНЫХ АНТИБИОТИКОВ

Полезная модель относится к аналитической, фармацевтической химии, медицине и может быть использована для определения бета-лактамных антибиотиков в фармацевтических препаратах, биологических жидкостях организма человека и животных, продуктах питания, сточных водах фармацевтических предприятий.
Для измерения сигнала потенциометрический сенсор и хлоридсеребряный электрод сравнения, подключенные к иономеру, опускают в ячейку, в которой находится раствор, содержащий антибиотик, измеряют величину э.д.с. после установления ее постоянного значения. Полученное значение э.д.с. регистрируют как сигнал потенциометрического сенсора. Полученные значения в серии измерений по одному параметру усредняют по 6 измерениям, воспроизводимость измерений определяют как среднее относительное стандартное отклонение. Далее по предварительно построенному калибровочному графику определяют содержание антибиотика в исследуемом растворе.
Основным устройством сенсора является мембрана, которая представляет собой гелеобразную пленку, полученную путем смешивания растворов электродноактивного вещества в дибутилфталате и поливинилхлорида в циклогексаноне и высушивания раствора в течение суток при комнатной температуре до состояния геля поливинихлорида, пластифицированного раствором электродноактивного вещества в дибутилфталате. С помощью электродноактивного вещества сенсор реагирует на присутствие в исследуемом растворе антибиотика.
Известен сенсор, разработанный в Саратовском государственном университете (Кулапина Е.Г., Макарова Н.М., Кулапина О.И., Утц И.А., Барагузина В.В. Потенциометрические сенсоры с пластифицированными поливинилхлоридными мембранами, селективные к антибиотикам пенициллинового ряда. Свойства, применение // Мембраны и мембранные технологии. 2011, Т. 1, №3, с. 1-10; Kulapina Ε.G., Baraguzina V.V., Kulapina О.I. Ion-selective sensors for determining ampicillin and oxacillin in biological fluids and pharmaceuticals // Pharmaceutical Chemistry Journal, Vol. 40, No. 3, 2006, pp. 53-55), который представляет собой ионоселективный электрод с внутренним раствором, созданный на основе ионных ассоциатов катионных и анионных форм бета-лактамных антибиотиков. Сенсоры состоят из поливинилхлоридного цилиндрического полого корпуса, нижний торец которого закрыт ионоселективной мембраной на ион антибиотика. Мембрана имеет состав - концентрация электродноактивного вещества - 0,1-0,001 моль/кг дибутилфталата, массовое соотношение поливинилхлорид: дибутилфталат = 1:3.
Существенными признакам данного сенсора, совпадающими с признаками заявленного изобретения, являются селективность устройств к антибиотикам, а также электрохимические характеристики, соответствующие аналогу. Недостатком этого устройства является сложность его конструкции и небольшой срок жизни, обусловленный гидролизом антибиотика во внутреннем водном растворе антибиотика в электроде.
Также известен сенсор, селективный к бета-лактамным антибиотикам, разработанный в Московском государственном университете (Shvedene N. V., Borovskaya S.V. Determination of β-Lactam Antibiotics by Potentiometry with Ion-Selective Electrodes // J. of Analytical Chemistry, Vol. 58, No. 11, 2003, pp. 1085-1090), состоящий из мембраны на основе классических анионообменников, а также металлокомплексных реагентов (фталоцианаты металлов) и азосоединений. Состав мембраны: электродноактивное вещество - 1%, пластфикатор - 66%, поливинилхлорид - 33%. Недостатком данного сенсора является сложность получения электродноактивного компонента и недостаточная селективность электрода.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является твердотельный электрод, описанный в статье «Применение твердоконтактных потенциометрических сенсоров для определения антибиотиков» О.И. Кулапина, Д.В. Чернов, Е.Г. Кулапина, В.В. Барагузина, О.И. Баринова // Сенсор. 2005. №1, состоящий из корпуса, внутри которого находятся токоотвод, мембрана с инкорпорированым порошком электропроводного полимера (трансдюсер), ионоселективная мембрана.
Существенными признаками заявляемой полезной модели, совпадающими с прототипом, являются похожая конструкция сенсора, которая состоит из металлической проволки, на которую нанесена ионоселективная мембрана. Недостатком прототипа является сложность получения электродноактивного вещества, входящего в состав мембраны.
Задачей полезной модели является увеличение срока службы сенсоров, повышение селективности и стабильности работы электрода.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в твердоконтактном сенсоре для экспресс-анализа бета-лактамных антибиотиков применяются серебряная проволока и ионоселективная мембрана из поливинилхлорида пластифицирована неводным раствором металлокомплекса антибиотика в качестве электродноактивного вещества с концентрацией электроактивного вещества 0,02-0,05 г на 0,1 л дибутилфталата, в массовом соотношении поливинилхлорид:дибутилфталат = 1:3.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является предотвращение гидролиза антибиотиков и увеличение срока службы электрода за счет использования в качестве неводного раствора комплекса антибиотика.
Сенсор отличается простотой получения и высокой термической устойчивостью электродноактивного вещества. Электродноактивное вещество на основе металлокомплексов антибиотиков синтезируется путем смешивания растворов антибиотиков и раствора соли металла при рН=4,5; осадок фильтруется и высушивается. Серебряная проволока позволяет избежать использования трансдюссера, а также обеспечивает неокисляемость и высокую электропроводность.
Полезная модель позволяет исключить гидролиз антибиотика, увеличить срок службы, повысить селективность и стабильность работы сенсоров.
Конструкция полезной модели представлена на фиг. 1.
Предложенный сенсор для экспресс-анализа бета-лактамных антибиотиков состоит из серебряной проволоки 1, на которую нанесена ионоселективная мембрана 2, представляющая собой пленку из неводного раствора комплекса антибиотика, и металлического токоотвода 3.
Устройство работает следующим образом. На серебряную проволоку 1 наносится ионоселективная мембрана 2. Верхний край проволоки поджимается токоотводом 3. Проволока с нанесенной мембраной погружается в раствор, содержащий неизвестную концентрацию ионов антибиотиков. Токоотвод 3 подключается к ионометру и измеряется величина э.д.с.
Раствор, содержащий неизвестную концентрацию ионов антибиотиков, может быть проанализирован с использованием ионселективного электрода на ионы данного антибиотика по методу калибровочного графика с использованием полученной электродной функции.