Сравнение возможностей методов экспрессной оценки селективности и эффективности аналитического сигнала флуоресцентных фаз разной природы

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Рассмотрены результаты оценки сорбционных и флуоресцентных свойств соединений класса азолотриазинов и фаз на основе квантовых точек сульфида кадмия в парах легколетучих органических соединений (биомаркеры состояния живых систем). Сорбционные свойства фаз на основе органических красителей и капсулированных полупроводников по отношению к парам спиртов, кетонов, аминов, кислот, аммиака, альдегидов изучены прямым высокочувствительным пьезокварцевым микровзвешиванием. Спектральные свойства и изменение их в парах аналитов изучены различными методами спектроскопии (абсорбционная, фотолюминесценция). Сопоставлены результаты исследований и возможность оптимизации этой стадии. Предложено оценивать согласованность методов по прогнозированию изменений флуоресцентных свойств в тест-системах для летучих органических соединений по коэффициенту конкордации Кендалла W. Установлено, что наибольший коэффициент согласованности оценки (W = 0.89) имеют методы спектрофлуориметрии и прямого микровзвешивания паров при сорбции на фазах – потенциальных наполнителях тест-систем. Корреляция результатов, полученных разными методами флуоресценции (визуальные планшетные тест-системы и флуориметрия фаз на бумажных подложках), составляет 0.80, что подтверждает высокую степень согласованности оценок с их помощью степени взаимодействия аналитов и органических, комбинированных флуорохромов. Установлено, что методы, близкие по природе возникновения аналитического отклика, согласованы не лучше, чем с методом прямого микровзвешивания паров на микрофазах флуориметрических реагентов разной природы (квантовые точки CdS/хитозан, органические соединения класса азолотриазинов, смешанных фаз). Это, в свою очередь, позволяет выбирать на стадии рутинных экспериментов более простые, доступные и экспрессные методы и средства анализа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. А. Кучменко

Воронежский государственный университет инженерных технологий; Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: tak1907@mail.ru
Россия, 394036, Воронеж, просп. Революции, 19; 119334, Москва, ул. Косыгина, 19

Д. Ю. Вандышев

Воронежский государственный университет

Email: tak1907@mail.ru
Россия, 394006, Воронеж, Университетская пл., 1

В. В. Ягов

Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук

Email: tak1907@mail.ru
Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина, 19

Р. У. Умарханов

Воронежский государственный университет инженерных технологий

Email: tak1907@mail.ru
Россия, 394036, Воронеж, просп. Революции, 19

И. В. Леденева

Воронежский государственный университет

Email: tak1907@mail.ru
Россия, 394006, Воронеж, Университетская пл., 1

Список литературы

  1. Drummen G.P. Fluorescent probes and fluorescence (microscopy) techniques — Illuminating biological and biomedical research // Molecules. 2012. 17. № 12. P. 14067. https://doi.org/10.3390/molecules171214067
  2. Willmann J.K., Bruggen N.V., Dinkelborg L.M., Gambhir S.S. Molecular imaging in drug development // Nat. Rev. Drug. Discov. 2008. V. 7. P. 591.
  3. Atreya R., Goetz M. Molecular imaging in gastroenterology // Nat. Rev. Gastroenterol. Hepayol. 2013. V. 10. P. 704.
  4. Carter K.P., Young A.M., Palmer A.E. Fluorescent sensors for measuring metal ions in living systems // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 4564.
  5. Guo Z., Park S., Yoon J., Shin I. Recent progress in the development of nearinfared fluorescent probes for bioimaging applications // Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. P. 16.
  6. Мартынов В.И., Пахомов А.А., Попова Н.В., Деев И.Е., Петренко А.Г. Синтетические флуорофоры для визуализации биомолекул в живых системах // ACTA NATURAE. 2016. Т. 8. № 4. С. 37.
  7. Злотина М.М., Емельянов В.В., Чиркова Т.В. Флуоресцентные сенсоры, используемые для изучения роли вторичных посредников в клеточной сигнализации // Вестник СПбГУ. 2011 Сер. 3. № 2. С. 100.
  8. Yan Y., Zhu S., Chen Z., Ji Y. Флуоресцентный сенсор H2S и его применение для биовизуализации // Журн. прикл. спектроскопии. 2022. T. 89. № 1. С. 139.
  9. Liu Y., Feng X., Yu Y., Zhao Q., Tang C., Zhang J. A review of bioselenol-specific fluorescent probes: Synthesis, properties, and imaging applications // Anal. Chem. Acta. 2020 V. 1110. P. 141. https://doi.org/10.1016/j.aca.2020.03.027
  10. Wang F., Yang X., Zhan Q., Nandi C.K., Editorial: Recent advances in fluorescent probes for super-resolution // Front. Chem. 2021. V. 9. https://doi.org/10.3389/fchem.2021.698531
  11. Yang Y., Gao F., Wang Y., Li H., Zhang J., Sun Z., Jiang Y. Fluorescent organic small molecule probes for bioimaging and detection applications // Molecules. 2022. V. 27. P. 8421. https://doi.org/10.3390/ molecules27238421
  12. Xie C., Luo K., Tan L., Yang Q., Zhao X., Zhou L. A review for in vitro and in vivo detection and imaging of gaseous signal molecule carbon monoxide by fluorescent probes // Molecules. 2022. V. 27. P. 8842. https://doi.org/10.3390/ molecules27248842.
  13. Wang L., Ran X., Tang H., Cao D. Recent advances on reaction-based amine fluorescent probes // Dyes Pigm. 2021. V. 194. Article 109634. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2021.109634
  14. Dou W.T., Han H.H., Sedgwick A.C., Zhu G.B., Zang Y., Yang X.R., Yoon J., James T.D., Li J., He X. Fluorescent probes for the detection of disease-associated biomarkers // Sci. Bull. 2022. V. 67. P. 853. https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.01.014
  15. Georgiev N.I., Bakov V.V., Anichina K.K., Bojinov V.B. Fluorescent probes as a tool in diagnostic and drug delivery systems // Pharmaceuticals. 2023. V. 16. P. 381. https://doi.org/10.3390/ph16030381
  16. Zhou J., Jangili P., Son S., Ji M.S., Won M., Kim J.S. Fluorescent diagnostic probes in neurodegenerative diseases // Adv. Mater. 2020 V. 32. № 51. Article 2001945. https://doi.org/10.1002/adma.202001945
  17. Zhou W., Guo H., Lin J., Yang F. Multiple BODIPY derivatives with 1,3,5-triazine as core: balance between fluorescence and numbers of BODIPY units // J. Iran. Chem. Soc. 2018. V. 15. P. 2559.
  18. Padalkar V.S., Patil V.S., Sekar N. Synthesis and photo-physical properties of fluorescent 1,3,5-triazine styryl derivatives // Chem. Cent. J. 2011. V. 5. P. 77.
  19. Irannejad H., Amini M., Khodagholi F., Ansari N., Tusi S.K., Sharifzadeh M., Shafiee A. Synthesis and in vitro evaluation of novel 1,2,4-triazine derivatives as neuroprotective agents // Bioorg. Med. Chem. 2010. V. 15. P. 4224.
  20. Ivashchenko A.V., Lazareva V.T., Prudnikova E.K., Ivashchenko S.P., Rumyantsev V.G. Synthesis of 1,2-diaminoimidazole derivatives by the reaction of benzaldehyde guanylhydrazone with α-haloalkyl aryl ketones // Chem. Heterocycl. Compd. 1982. V. 18. P. 185.
  21. Sun X., Liu T., Sun J., Wang X. Synthesis and application of coumarin fluorescence probes // RSC Adv. 2020. V. 10. № 18. P. 10826. https://doi.org/10.1039/c9ra10290f
  22. Iftikhar R., Parveen I., Mazhar A., Iqbal M.S., Kamal G.M., Hafeez F., Pang A.L, Ahmadipour M. Small organic molecules as fluorescent sensors for the detection of highly toxic heavy metal cations in portable water // J. Environ. Chem. Eng. 2023. V. 11. № 1. Article 109030. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.109030
  23. Yinyin B. Editorial: Organic fluorescent materials as chemical sensors // Chemosensors. 2021 V. 9. P. 308. doi. 10.3390/chemosensors9110308
  24. Jeong H., Shin H., Lee J., Kim B., Park Y.I., Yook K. S., Park J. Recent progress in the use of fluorescent and phosphorescent organic compounds for organic light-emitting diode lighting // J. Photonics Energy. 2015. V. 5. № 1. https://doi.org/10.1117/1.jpe.5.057608
  25. https://hmdb.ca/metabolites/ (дата обращения 22.05.2023 г.)
  26. https://math.semestr.ru/corel/concordance.php. (дата обращения 28.05.2023 г.)
  27. Новикова Л.Б., Кучменко Т.А. Аналитические возможности систем искусственного обоняния и вкуса. Часть 1. “Электронные носы” // Вестник ВГУИТ. 2019. Т. 81. № 3. С. 236. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-3-236-241
  28. Вандышев Д.Ю., Мангушева Д.А., Потапов А.Ю., Шихалиев Х.С., Кучменко Т.А., Скориков В.Н., Умарханов Р.У., Михалев В.И. Применения флуоресцентных зондов на основе имидазотриазинопиримидинов для разработки экспрессных тестов эндометрита коров / Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Актуальные вопросы разработки и исследования новых лекарственных средств: сборник трудов 8-й Международной научно-методической конференции “Фармобразование-2022”. Воронеж. 2022. С. 74.
  29. Ayad Mohamad M., Abdelghafar Mona E., Torad Nagy L., Yamauchi Yusuke, Amer Wael A. Green synthesis of carbon quantum dots toward highly sensitive detection of formaldehyde vapors using QCM sensor // Chemosphere. 2023. V. 312. № 1. Article 137031. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137031
  30. Dinga Liyun, Ruanb Yinlan, Lia Tao, Huanga Jun, Warren-Smithb Stephen C., Ebendorff-Heidepriemb Heike, Monro Tanya M. Nitric oxide optical fiber sensor based on exposed core fibers and CdTe/CdS quantum dots // Sens. Actuators B: Chem. 2018. V. 273. № 10. P. 9.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Флуоресцентный отклик планшетов с ФЗ 12, ФЗ 14 с растворами тест-веществ (схема смешивания представлена в “Экспериментальной части”) при разных длинах волн источника возбуждения.

Скачать (829KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Флуоресцентный отклик планшетов с ФЗ 28, ФЗ 32 с растворами тест-веществ (схема смешивания представлена в “Экспериментальной части”) при разных длинах волн источника возбуждения.

Скачать (890KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры флуоресценции ФЗ 32 на бумажном носителе при длине волны возбуждении 405 нм: исходный (1), под действием паров аммиака (2), метиламина (3) и уксусной кислоты (4).

Скачать (157KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость удельной скорости накопления органическими и комбинированными люминофорами паров тест-веществ: воды (1), раствора аммиака (2), этанола (3), бутиламина (4), раствора уксусной кислоты (5).

Скачать (95KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024