Синтез и применение магнитных молекулярно импринтированных тетрациклином полимерных наночастиц в пьезоэлектрическом сенсоре

Екатерина Вячеславовна Бизина; Ольга Вячеславовна Фарафонова; Наталья Владимировна Тарасова; Татьяна Николаевна Ермолаева

doi:10.17308/sorpchrom.2021.21/3352

Екатерина Вячеславовна Бизина Липецкий государственный технический уни-верситет, Липецк
Ольга Вячеславовна Фарафонова Липецкий государственный технический университет, Липецк
Наталья Владимировна Тарасова Липецкий государственный технический университет, Липецк
Татьяна Николаевна Ермолаева Липецкий государственный технический университет, Липецк

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3352

Ключевые слова: тетрациклин, полимеры с молекулярными отпечатками, метод «ядро-оболочка», поверхностный им-принтинг, распознающий слой пьезоэлектрического сенсора.

Аннотация

Цель работы состояла в синтезе методом «сore-shell by grafting» магнитных молекулярно-импринтированных тетрациклином полимерных наночастиц (Fе₃O₄@ПМО) и оценке возможности их применения в качестве распознающих компонентов пьезоэлектрического сенсора.

В ходе исследования были установлены условия синтеза магнитных частиц полимеров с молекулярными отпечатками тетрациклина методом «ядро-оболочка». Полимеры с молекулярными отпечатками (ПМО), синтезируемые методом «ядро-оболочка» («сore-shell» или «сore-shell by grafting») уже положительно зарекомендовали себя как селективные сорбенты для концентрирования и разделения различных органических соединений. При этом, во-первых, достигается сферическая форма ядра и повышается степень дисперсности синтезируемых частиц Fе₃O₄@ПМО, имеющих однородную морфологию поверхности, а во-вторых, молекулярные отпечатки концентрируются в довольно тонком слое, что ускоряет повторное связывание с шаблоном. Получение магнитных ядер осуществляли модифицированным методом соосаждения, далее проводили гидрофобизацию их поверхности олеиновой кислотой для облегчения закрепления полимерного слоя и затем синтезировали молекулярно-импринтированную полимерную «оболочку» методом свободной радикальной полимеризации с применением метакриловой кислоты и этиленгликольдиметакрилата.

Методом изучения спектра мутности установлены средние радиусы магнитных ядер Fе₃O₄ (65±3 нм), магнитных частиц Fe₃O₄@ПМО (93±4 нм) и Fе₃O₄@НИП (127±6 нм) и оценена толщина поверхностного полимерного слоя для Fe₃O₄@ПМО (28±5 нм) и Fе₃O₄@НИП (62±8 нм). Полученные результаты коррелируют с размерами наночастиц, установленными методом АСМ. Изучены условия формирования распознающего слоя на основе частиц Fе₃O₄@ПМО на поверхности золотого электрода пьезоэлектрического сенсора под действием магнитного поля, создаваемого неодимовым магнитом. Метод пьезокварцевого микровзвешивания оценена поверхностная концентрация молекулярных отпечатков и устойчивость распознающего слоя на основе магнитных частиц Fe₃O₄@ПМО тетрациклина. Установлены метрологические характеристики пьезоэлектрического сенсора для определения тетрациклина: получено уравнение градуировочной функции, определен диапазон определяемых содержаний антибиотика (16-275 мкг/см³), рассчитан предел обнаружения (4.5 мкг/см³). Параметры пьезоэлектрического сенсора на базе магнитных частиц Fе₃O₄@ПМО свидетельствуют о возможности его применения для выявления и определения тетрациклина в жидких средах.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Екатерина Вячеславовна Бизина, Липецкий государственный технический уни-верситет, Липецк

аспирант кафедры химии

Ольга Вячеславовна Фарафонова , Липецкий государственный технический университет, Липецк

к.х.н., доцент кафедры химии

Наталья Владимировна Тарасова , Липецкий государственный технический университет, Липецк

к.т.н., доцент кафедры нанотехнологии

Татьяна Николаевна Ермолаева , Липецкий государственный технический университет, Липецк

д.х.н., профессор кафедры химии

Литература

Gupta N., Pant P., Gupta C., Goel P., Jain A. et al., Materials Research Innova-tions, 201, Vol. 22, pp. 434-450.

Ahmadi M., Elmongy H., Madrakian T., Abdel-Rehim M., Analytica Chimica Acta, 2017, Vol. 959, pp. 1-21.

Gubin S.P., Koksharov YU.A., KHo-mutov G.B., YUrkov G.Yu., Uspekhi khimii, 2005, Vol. 74, pp. 539-574.

Tolmacheva V.V., Apyari V.V., Kochuk E.V., Dmitrienko S.G., Zhurn. analit. Khimii, 2016, Vol. 71, No 4, pp. 339-356.

Chahkandi M., Amiri A., Roghayyeh S., Arami S., Microchem. Journal, 2019, Vol. 144, pp. 261-269.

Ma W.-F., Zhang Y., Li L.-L., You L.-J. et al., ACS Nano, 2012, Vol. 6, pp. 3179-3188.

Ma W.-F., Zhang C., Zhang Y.-T., Yu M. et al., Langmuir, 2014, Vol. 30, pp. 6602-6611.

Janoš P., Kormunda M., Životský O., Pilařová V., Sep. Sci. Technol., 2013, Vol. 48, pp. 2028-2035.

Tahmasebi E., Yamini Y., Mehdinia A., Rouhi F., J. Sep. Sci., 2012, Vol. 35, pp. 2256-2265.

Shahrebabak S.M., Saber-Tehrani M., Faraji M., Shabanian M., Aberoomand-Azar P., Environ Monit Assess, 2020, Vol. 192, pp. 262-272.

Samadishadlou M., Farshbaf M., Anna-bi N., Kavetskyy T. et al., Artificial Cells, Nanomedicine and Biotechnology, 2018, Vol. 46, No 7, pp. 1314-1330.

Korneva G., Ye H., Gogotsi Y., Nano Letters, 2005, Vol. 5, pp. 879-884.

Grazhulene S.S., Zolotareva N.I., Red'kin A.N., SHilkina N.N. et al., Zh. prikl. Khimii, 2018, Vol. 91, No 11, pp. 1642-1649.

Oh J.K., Park J.M., Prog. Polym. Sci., 2011, Vol. 36, pp. 168-189.

Yang C., Wu J., Hou Y., Chem. Com-mun., 2011, Vol. 47, pp. 5130-5141.

Kubrakova I.V., Koshcheeva I.Ya., Pryazhnikov D.V., Martynov L.YU. et al., ZHurn. analit. Khimii, 2014, Vol. 69, No 4, pp. 378-389.

Liu T., Xie J., Zhao J., Song G., Hu Y., Food Anal. Methods, 2014, Vol. 7, pp. 814-819.

Yan H., Cheng X., Sun N., Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, Vol. 61, pp. 2896-2901.

Changa L., Chena S., Li X., Applied Surface Science, 2012, Vol. 258, pp. 6660-6664.

Chen L., Li B., Food Chem., 2013,. Vol. 141. pp. 23-28.

Kong X., Gao R., He X., Chen L. et al., J. Chromatogr. A, 2012, Vol. 1245, pp. 8-16.

Turiel E., Díaz‐Álvarez M., Martín‐Esteban A., Separation Science, 2020, Vol. 43, Is. 16, pp. 3304-3314.

Rocha-Santos T.A.P., Trend. Anal. Chem., 2014, Vol. 62, pp. 28-36.

Ermolaeva T.N., Farafonova O.V., Bes-sonov O.I., Sorbtsionnye i khromatografich-eskie protsessy, 2019, Vol. 19, No 6, pp. 682-690.

Ermolaeva T.N., Farafonova O.V., CHernyshova V.N., Zyablov A.N. et al., ZHurn. analit. Khimii, 2020, Vol. 75, No 10, pp. 898-906.

Karaseva N, Ermolaeva T, Mizaikoff B., Sensors and actuators B: Chemical, 2018, Vol. 225, pp. 199-208.

Sauerbrey G.Z., Phys. Chem., 1959, Vol. 155, pp. 206-222.

Chen H., Zhang Y., Gao B., Xu Y. et al., Environ. Sci. Pollut. Res., 2013, Vol. 20, pp. 8567-8578.

Ermolaeva T.N., Farafonova O.V. Pa-tent na izobretenie RU 2687742 C1. 16.05.2019. Zayavka № 2017147140 ot 29.12.2017.