CC BY
32
УДК 543.253
Е.С. Кондратьева, А.К. Евсеев*, Т.Г. Царькова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия *Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Москва, Россия
РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ МЕТОДИКИ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ПЛАЗМЫ КРОВИ НА СТЕКЛОУГЛЕРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТОМ КОБАЛЬТА
The possibility of using modified electrodes based on cobalt hexacyanoferrate to determine the antioxidant activity of blood plasma was shown. In the study of model solutions of the mixture of antioxidants (ascorbic acid and rutinum) was obtained a linear dependence of the current from concentration in the range of 2.5Т0~4-Ю.25 g/1. In the study of real samples of blood plasma was observed that the antioxidant activity coincides with the literature data.
Показана возможность применения модифицированных электродов на основе гек-сацианоферрата кобальта для определения антиоксидантной активности плазмы крови. При исследовании модельных растворов смеси антиоксидантов (аскорбиновая кислота и рутин) получена линейная зависимость тока от концентрации в диапазоне 2.5-1 (г'-Н).25 г/л. При исследовании реальных образцов плазмы крови было отмечено, что антиоксидантная активность совпадает с литературными данными.
В последние годы большое внимание уделяется разработке экспрессных методов анализа, характеризующихся высокой доступностью и вместе с тем обладающих достаточными уровнями чувствительности и избирательности. Химические и биологические сенсоры все более востребованы в различных областях человеческой деятельности, и, в особенности, в клинической диагностике.
В связи с этим идет разработка и внедрение сенсоров для анализа биологических сред организма. Особое внимание уделяется сенсорам для определения веществ, которые отражают работу функциональных систем организма. Изменения в работе данных систем может свидетельствовать о наличии неблагоприятных процессов, протекающих в организме. Таким образом, электрохимический мониторинг функционирования данных систем отражает те или иные патологические состояния организма.
Одной из таких систем, отражающих функционирование организма, является окислительно-восстановительная система. Состояние данной системы характеризуется соотношением между прооксидантами и антиокси-дантами в организме. В нормально функционирующем организме человека существует баланс между прооксидантами, т.е. активными формами кислорода (АФК), образующимися в ряде физико-химических процессов в организме, и компонентами системы антиоксидантной защиты, главным компонентом которой являются антиоксид анты: соединения, способные тормозить, уменьшать интенсивность свободнорадикального окисления (СРО), нейтрализовывать CP путем обмена своего атома водорода (в большинстве случаев) на кислород свободных радикалов.
Нарушения баланса между про- и антноксидантами при острых заболеваниях различной этиологии могут приводить к окислительным стрессам либо к замедлению радикальных процессов, т.е. к нарушениям процессов очищения внутренней среды организма от продуктов распада. Главными активными формами кислорода являются супероксидные радикалы (Ог ), перекись водорода (Н2О2), гидроксильные (свободные) радикалы (НО', НО2 ), синглетные формы кислорода ('СЬ), ионы НО2 . Основные механизмы появления АФК в организме связаны обычно с нарушениями функционирования электроннотранспортных цепей митохондрий или микросом. Особняком стоит нормальный процесс формирования АФК фагоцитами в ходе стимуляции неспецифической защиты организма. Также АФК играют важную роль в протекании различных процессов, в защитных иммунных механизмах организма. Важнейшими элементами антиоксидантной защиты организма являются такие важнейшие ферменты, как супероксиддисмутаза, ка-талаза, пероксидаза, классические антиоксиданты - аскорбиновая кислота, витамин Е, витамин А и каротиноиды, активны почти ко всем АФК, но их вклад в общую антиоксидантную активность организма не слишком велик.
Таким образом в настоящее время является важной задача исследования электрохимических сенсоров для анализа прооксидантов и антиоксидан-тов в биологических жидкостях организма. Особого внимания в рамках данной проблемы заслуживают сенсоры на основе гексацианоферратов переходных металлов, которые являются активными как по отношению к проок-сидантам, так и к антиоксидантам, что расширяет возможности их применения для мониторинга состояния организма.
Целью данной работы является разработка электрохимической методики определения суммы антиоксидантов в плазме крови на стеклоуглероде, модифицированном гексацианоферратом кобальта (СоНСТ).
0.1 -
0.0 -
-о.: -
-400 - 200 0 2CICI 400 ЯШ 800 IIII ■ I 1200
E.IYLB
Рис. 1. Кривая ЦВА осаждения CoHCF.
цикл
Электрохимическое осаждение пленки CoHCF проводилось на стек-лоуглероде из раствора электролита, содержащего 0,15М NaCl, 1мМ Кз[Те(С]М)б] и 1мМ CoS04-6H20, с помощью циклической развертки потенциала в иапазоне от -400 до +1100 мВ в течении 35 циклов при скорости развертки потенциала 25 мВ/с (рис. 1) на потенциостате IPC- Compact (НПФ "Вольта").
После осаждения проводилась проверка электрода в растворе фонового элеетролита (0,15М NaCl) с помощью циклической развертки потенциала в диапазоне от -400 до +1000 мВ в течении 10 циклов при скорости развертки потенциала 250 мВ/с.
Активность модифицированного электрода в первую очередь проверили на модельных растворах, содержащих аскорутин в диапазоне концентраций 2,5-10"4^- 0,25 г/л (рис. 2). Видно, что по мере увеличения концентрации аскорутина в анализуруемом растворе происходит снижение отклика по току. Причем отмечено, что в случае концентрации аскорутина 0,25 г/л на ЦВА появляется достаточно выраженный пик в области потенциалов около +600 мВ.
200 0 200 400 600 800 1000
Е, мВ
Рис. 2. Зависимость ЦВА от концентрации аскорутина, 250 мВ/с.
После каждого измерения проводилось циклирование электрода в 0,9% растворе NaCl в течении 5 циклов. Это проводилось для очистки электрода и для приведения его в первоначальное состояние. При этом было отмечено, что происходит постепенное уменьшение отклика по току в фоновом электролите, что может быть связано с необратимым взаимодействием активной композиции на электроде с раствором аскорутина.
Исходя из этого была построена зависимость AI=f(lg с), где Д1 находилась вычитанием из тока фона величины тока аскорутина при потенциале 600 мВ. Т.е. каждая новая концентрация аскорутина отсчитывалась от ново-
го состояния поверхности электрода. Отмечено, что происходит постепенное увеличение разницы Д1 между фоновым электролитом и растворов аско-рутина с ростом концентрации последнего (рис. 3).
^ 0,45
0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 ОД 0,05 О
-3,5 -3,3 -3 -2,8 -2,5 -2,3 -2 -1,8 -1,5 -1,3 Рис. 3. Зависимость Д1 от концентрации аскорутииа при Е=600 мВ
1 -0,8 -0,5 -0,3 О с
Эти данные показывают, что пленка обладает достаточно хорошими показателями активности по отношению к антиоксидантам, а также линейной зависимостью Д1 от концентрации антиоксидантов в растворе.
Потер пациента
Рис. 4. Антиоксидантная активность 15 практически здоровых людей.
На основании данных по калибровке модифицированного электрода в модельных растворах антиоксидантов была построена зависимость А1=/(1^(с)). При анализе этой зависимости было получено уравнение прямой
Д1 = 0,1218^(с) +0,4124 Дальнейшее преобразование данного уравнения позволяют получить выражение для расчета общей антиоксидантной активности анализируемой среды.
с=10((Л1-0.4124)/0.1218)* 1()
где с - общая антиоксидантная активность плазмы в пересчете на ас-корутин, г/л; Д1 - изменение отклика по току, мА; 10 - коэффициент учитывающий разбавление.
Исследование антиоксидантной активности реальных образцов проводилось на основе анализа плазмы крови 15 практически здоровых людей (доноров). Предварительно плазма термостатировалась при 37°С в течении 30 минут. Далее плазма смешивалась с фоновым раствором в соотношении 1:10 и снималась вольамеперометрическая кривая, как и в случае растворов аскорутина, описанном выше.
Далее с помощью выражения для расчета антиоксидантной активности были получены значения ОАО плазмы крови практически здоровых людей (рис. 4).Таким образом получили, что в плазме крови содержится в среднем 2,27-10 - 1,89-10_/ г/л антиоксидантов в пересчете на аскорбиновую кислоту. Из литературных данных [1] известно, что концентрация аскорбиновой кислоты, определенная колориметрическим методом, в плазме крови находится в диапазоне от 1-10"3 - 2-10"2 г/л. Видно, что полученные данные как раз укладываются в данный диапазон, т.е. можно сказать, что данный электрод имеет достаточно хорошие показатели для использования его в медицинской практике. Выводы.
1. Разработана методика определения антиоксидантной активности плазмы крови на электродах, модифицированных гексацианоферратом кобальта.
2. Отмечено, что данные, полученые на модифицированном электроде, коррелируют с данными по содержанию антиоксидантов в плазме крови, определенному колориметрическим методом.
Библиографические ссылки
1. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека. Справочник/Н.В. Семенов. М.: Медицина, 1971. 151с.
УДК 661.183.2+616.151
Г.Р. Гараева, А.А. Степанов, Т.Г. Царькова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПОЛИМЕРИЗАЦИИ ПИРРОЛА НА ТЕРМОРАСШИРЕННОМ ГРАФИТЕ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ГЕМОСОВМЕСТИМОСТЬ ПОДЛОЖКИ
In order to estimate a contribution of active carbon surface compounds to its electrochemical and biocompatible properties a process of pyrrole electropolymerization on the surface of thennoexpanded graphite (TEG) was investigated. It was shown that open circuit potential (OCP) of TEG, covered by polypyrrole, shifted to positive values. On the contrary, OCP of active carbon.
