Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул

Запропоновано новий спосiб створення аналiтичних тест-систем для якiсного та напiвкiлькiсного експрес-визначення вмiсту бiоорганiчних молекул, зокрема креатинiну, в розчинах патологiчних концентрацiй поза лабораторними умовами. В основу способу покладено метод молекулярного iмпринтингу. Застосовуючи...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Доповіді НАН України
Datum:2010
Hauptverfasser: Бровко, О.О., Слінченко, О.А., Горбач, Л.А., Сергеєва, Л.М., Сергеєва, Т.А.
Sprache:Ukrainisch
Veröffentlicht: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2010
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19267
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул / О.О. Бровко, О.А. Слiнченко, Л.А. Горбач, Л.М. Сергеєва, Т.А. Сергеєва // Доп. НАН України. — 2010. — № 1. — С. 143-147. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860048109807075328
author Бровко, О.О.
Слінченко, О.А.
Горбач, Л.А.
Сергеєва, Л.М.
Сергеєва, Т.А.
author_facet Бровко, О.О.
Слінченко, О.А.
Горбач, Л.А.
Сергеєва, Л.М.
Сергеєва, Т.А.
citation_txt Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул / О.О. Бровко, О.А. Слiнченко, Л.А. Горбач, Л.М. Сергеєва, Т.А. Сергеєва // Доп. НАН України. — 2010. — № 1. — С. 143-147. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Доповіді НАН України
description Запропоновано новий спосiб створення аналiтичних тест-систем для якiсного та напiвкiлькiсного експрес-визначення вмiсту бiоорганiчних молекул, зокрема креатинiну, в розчинах патологiчних концентрацiй поза лабораторними умовами. В основу способу покладено метод молекулярного iмпринтингу. Застосовуючи поверхневу модифiкацiю полiвiнiлiденфторидних мембран тонким шаром молекулярно-iмпринтованого полiмеру (МIП) на основi N,N′-метиленбiс(акриламiду) та функцiонального мономера — 2-акрил-амiдо-2-метил-1-пропансульфонової кислоти, отримано композицiйнi полiмернi мембрани, селективнi до креатинiну. Для вiзуалiзацiї креатинiну, адсорбованого поверхневим шаром МIП, використовували здатнiсть креатинiну утворювати у ходi реакцiї Яффе забарвленi комплекси з пiкратами. A new technique is proposed to develop the analytical test-systems for the qualitative and semiquantitative analysis of bioorganic molecules, particularly creatinine, within solutions of pathological concentrations outside the laboratory conditions. The technique is based on the molecular imprinting method. Using the method of surface modification of polyvinylidene fluoride membranes with a thin layer of molecularly imprinted polymer (MIP) based on N,N′-methylenebis(acrylamide) and functional monomer — 2-acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonic acid, the creatinine selective composite polymeric membranes are obtained. In order to visualize creatinine adsorbed by the surface MIP layer, the ability of creative to form, due to Jaff’s reaction, the colored complexes with picrates is used.
first_indexed 2025-12-07T16:58:32Z
fulltext УДК 544.725+544.722.21+577.21; 678:541.6:39 © 2010 О.О. Бровко, О. А. Слiнченко, Л.А. Горбач, Л.М. Сергеєва, Т.А. Сергеєва Композицiйнi молекулярно-iмпринтованi полiмернi мембрани для селективної адсорбцiї бiоорганiчних молекул (Представлено членом-кореспондентом НАН України Ю.Ю. Керчею) Запропоновано новий спосiб створення аналiтичних тест-систем для якiсного та на- пiвкiлькiсного експрес-визначення вмiсту бiоорганiчних молекул, зокрема креатинiну, в розчинах патологiчних концентрацiй поза лабораторними умовами. В основу способу покладено метод молекулярного iмпринтингу. Застосовуючи поверхневу модифiкацiю полiвiнiлiденфторидних мембран тонким шаром молекулярно-iмпринтованого полiмеру (МIП) на основi N,N′-метиленбiс(акриламiду) та функцiонального мономера — 2-акрил- амiдо-2-метил-1-пропансульфонової кислоти, отримано композицiйнi полiмернi мембра- ни, селективнi до креатинiну. Для вiзуалiзацiї креатинiну, адсорбованого поверхневим шаром МIП, використовували здатнiсть креатинiну утворювати у ходi реакцiї Яффе забарвленi комплекси з пiкратами. Останнiм часом при розробцi нових аналiтичних методiв, а також у сенсорних технологiях широко використовуються полiмернi матерiали з такими властивостями, як мiцнiсть, стiй- кiсть до агресивних середовищ, бiосумiснiсть та можливiсть багаторазового застосування. Зокрема, при створеннi нових сенсорних або аналiтичних систем, чутливими елементами яких є полiмери, набула поширення технологiя молекулярного iмпринтингу (матричної по- лiмеризацiї) [1]. Отримання полiмерiв за технологiєю молекулярного iмпринтингу, тобто синтез моле- кулярно-iмпринтованих полiмерiв (МIП) [1, 2], дозволяє формувати у структурi сiтчастих полiмерiв активнi сайти, якi є синтетичними аналогами бiологiчних рецепторiв. Молеку- лярний iмпринтинг грунтується на синтезi сiтчастих полiмерiв у присутностi молекул-ма- триць, якi водночас є аналiтами, та функцiонального мономера. Останнiй — промiжна ланка мiж полiмерною сiткою та молекулою-матрицею: з першою вiн сполучений ковалентними зв’язками, а з другою, утворюючи комплекс, — водневими. Подальша екстракцiя матрич- них молекул з полiмерної сiтки веде до утворення в нiй “вiдбиткiв” з функцiональними групами, комплементарними до таких в молекулах-матрицях, i здатних до повторного се- лективного зв’язування останнiх. МIП отримують у виглядi полiмерних частинок [3] або плiвок [2]. Проте МIП можна отримати також шляхом модифiкацiї, наприклад, полiмерних мiкрофiльтрацiйних мембран, прищеплюючи на їхнiй поверхнi молекулярно-iмпринтований полiмер [4]. Таким чином створюється шар, селективний до певних бiоорганiчних молекул, зокрема креатинiну. У такий спосiб отримували амперометричнi [5–7] або потенцiометричнi сенсори [8, 9]. Враховуючи зазначене вище, метою даної роботи було продемонструвати принципо- ву можливiсть створення нових ефективних, типу лакмусового папiрця, тест-систем для визначення креатинiну на основi композицiйних молекулярно-iмпринтованих полiмерних мембран. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №1 143 Рис. 1. Схема поверхневої фотоiнiцiйованої графт-полiмеризацiї МIП на поверхнi мiкрофiльтрацiйної полi- вiнiлiденфторидної мембрани Як аналiт креатинiн був вибраний через те, що визначення його концентрацiї в кровi та сечi є однiєю з важливих процедур у клiнiчнiй хiмiї. Концентрацiя креатинiну в плазмi кровi практично здорових дорослих людей вiдносно постiйна (62–115 мкМ), збiльшення вмiсту креатинiну — симптом гострої та хронiчної ниркової недостатностi, променевої хвороби, гiпертиреозу. Отже, вмiст креатинiну в кровi та сечi — це показник, який дає можливiсть судити про стан органiзму в цiлому. Для модифiкацiї тонким шаром молекулярно-iмпринтованого полiмеру було вибрано ко- мерцiйно-доступнi мiкрофiльтрацiйнi полiвiнiлiденфториднi (ПВДФ) мембрани з дiаметром пор 0,22 мкм. Такий вибiр був зумовлений хiмiчною та механiчною стабiльнiстю ПВДФ та високою продуктивнiстю мембран. Запропонований пiдхiд дав змогу поєднати високу продуктивнiсть, що властива мiкро- фiльтрацiйним мембранам, iз селективнiстю при розпiзнаваннi креатинiну, яка є особливi- стю МIП. Схему поверхневої фотоiнiцiйованої прищепленої полiмеризацiї МIР на поверхнi мембрани наведено на рис. 1. Спочатку мембрани пiддавали екстракцiї у спиртi. Потiм висушенi мембрани обробляли спиртовим розчином бензофенону. Пiсля цього мембрани занурювали в чашки Петрi у во- дний розчин сумiшi, що складалась iз зшивального агента N,N ′-метиленбiс(акриламiду), функцiонального мономера — 2-акриламiдо-2-метил-1-пропансульфонової кислоти та креа- тинiну. Передбачали, що використання N,N ′-метиленбiс(акриламiду) у процесi поверхневої модифiкацiї мембран буде збiльшувати їхню гiдрофiльнiсть, що є важливим фактором при роботi з водними розчинами. Формування прищепленого на поверхнi МIП здiйснювали, про- водячи iнiцiйовану УФ-опромiненням полiмеризацiю. Поверхнево модифiкованi мембрани пiддавали спочатку екстракцiї у спиртi для видалення незаполiмеризованих низькомолеку- 144 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №1 Рис. 2. Фрагменти IЧ-спектрiв поглинання в областi 1400–1900 см−1 для креатинiну (1 ), 2-акриламiд-2-ме- тил-1-пропансульфонової кислоти (2 ) та сумiшi креатинiну з 2-акриламiд-2-метил-1-пропансульфоновою кислотою (3 ) лярних компонентiв, а потiм вiдмивали у водi. Висушенi мембрани зважували та визначали їхнiй ступiнь прищеплення за рiзницею їхньої маси до та пiсля поверхневої модифiкацiї. Найважливiшою складовою МIП є функцiональний мономер, який вибирається таким чином, щоб вiн, з одного боку, завдяки ковалентному зв’язуванню вбудовувався в струк- туру сiтчастого полiмеру, а, з другого — завдяки водневим зв’язкам утворював сталий комплекс з молекулами аналiту (молекулами-матрицями). На стадiї формування МIП го- ловну роль вiдiграє взаємодiя мiж групами молекул функцiонального мономера i моле- кул-матриць, оскiльки це зумовлює геометричне формування сайтiв зв’язування в таких полiмерах. Ця взаємодiя дуже важлива також при подальшому селективному розпiзнаван- нi молекул аналiтiв за допомогою вiдповiдних МIП. Отже, синтезу будь-яких МIП мають передувати дослiдження взаємодiї мiж функцiональним мономером i аналiтом — утворен- ня сталого комплексу. Для визначення особливостей взаємодiї креатинiну з 2-акриламiдо-2-метил-1-про- пансульфоновою кислотою використовували метод IЧ-спектроскопiї. Використовуючи IЧ- спектрометр з фур’є-перетворенням “Tenzor37” (Bruker) було отримано спектри в областi 600–4000 см−1. Зразки для дослiджень використовували у виглядi таблеток з KBr. На рис. 2 наведено спектри креатинiну, 2-акриламiдо-2-метил-1-пропансульфонової ки- слоти та сумiшi креатинiну з 2-акриламiдо-2-метил-1-пропансульфоновою кислотою. Зраз- ки креатинiну з 2-акриламiдо-2-метил-1-пропансульфоновою кислотою готували в етанолi, потiм видаляли розчинник, при цьому утворювалися бiлi голчатi кристали. IЧ-спектр сумiшi креатинiну з кислотою на вiдмiну вiд спектрiв iндивiдуальних компо- нентiв характеризується появою нових смуг, см−1: 1710, 1767, 1800. Смуга при 1710 см−1 може бути пояснена утворенням в сумiшi −C=N + (смуга νC=N+ на 20–50 см−1 вища, за таку для вiльної νC=N [10], для iндивiдуального креатинiну цю смугу спостерiгаємо при 1668 см−1). Автори роботи [11] припускають, що у випадку взаємодiї кислот з креатинi- ном утворюється комплекс з переносом протона та пояснюють появу смуг в областi 1750– 1800 см−1 протонуванням iмiногрупи креатинiну. Отже, поява на спектрах додаткових смуг свiдчить про взаємодiю креатинiну з кислотою. Таким чином, данi IЧ-спектроскопiї дово- дять, що мiж креатинiном та 2-акриламiдо-2-метил-1-пропансульфоновою кислотою утво- рюється комплекс з переносом протона. Як вiдомо, найбiльш характерною якiсною реакцiєю на креатинiн є реакцiя Яффе [12], яка вiдбувається мiж креатинiном i пiкриновою кислотою (ПК) у лужному середови- ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №1 145 Рис. 3. Залежнiсть ступеня забарвлення модифiкованих молекулярно-iмпринтованим полiмером полiвiнiлi- денфторидних мембран вiд концентрацiї водних розчинiв креатинiну, з яких було проведено сорбцiю Рис. 4. Залежнiсть iнтенсивностi забарвлення модифiкованих молекулярно-iмпринтованим полiмером полi- вiнiлiденфторидних мембран вiд концентрацiї водних розчинiв креатинiну, з яких було проведено сорбцiю щi з отриманням креатинiн-пiкратного комплексу, забарвленого у помаранчево-червоний колiр. З метою контролю здатностi поверхнево-модифiкованих мембран адсорбувати креати- нiн з водних розчинiв було використано вiзуальний метод, що базується на формуваннi забарвлених комплексiв креатинiну з пiкратами. Для цього модифiкованi мембрани занурювали у розчини креатинiну рiзних концентра- цiй на 3 год, промивали дистильованою водою, яку потiм видаляли з поверхнi мембран за допомогою фiльтрувального паперу. В подальшому мембрани обробляли сумiшшю водних розчинiв 2%-ї пiкринової кислоти та 10%-м NaOH. Адсорбований поверхневим шаром моди- фiкованих мембран креатинiн пiд дiєю ПК у лужному середовищi забарвлював мембрани в помаранчево-червоний колiр. Iнтенсивнiсть цього забарвлення залежала вiд концентрацiї креатинiну (рис. 3). Використовуючи програмне забезпечення BioRag “Quantity One”, було визначено вiдноснi значення iнтенсивностi забарвлення смуг, зображених на рис. 3, та за отриманими даними побудовано залежнiсть iнтенсивностi забарвлення вiд вмiсту креати- нiну в розчинi (рис. 4). Таким чином, запропоновано новий спосiб створення аналiтичних тест-систем для якi- сного та напiвкiлькiсного визначення вмiсту бiоорганiчних молекул поза лабораторними умовами, в основу якого покладено метод молекулярного iмпринтингу. Отриманi експери- ментальнi результати показали, що дослiджуванi композицiйнi молекулярно-iмпринтованi полiмернi мембрани можуть бути основою для створення простих та ефективних коло- 146 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №1 риметричних тест-систем для експрес-визначення креатинiну патологiчних концентрацiй у фiзiологiчних розчинах. 1. Wulff G. Molecular recognition in polymers prepared by imprinting with templates // Reactive Polymers. – 1991. – 15. – P. 233–247. 2. Sergeyeva T.A., Piletsky S.A., Piletska E.V. et al. In Situ Formation of Porous Molecularly Imprinted Polymer Membranes // Macromolecules. – 2003. – 36. – P. 7352–7357. 3. Baggiani C., Anfossi L., Giovannoli C. Solid phase extraction of food contaminants using molecular impri- nted polymers // Anal. Chim. Acta. – 2007. – 591, No 1. – P. 29–39. 4. Sreenivasan K. Detection of creatinine enriched on a surface imprinted polystyrene film using FT-ATR- IR // J. Mol. Recogn. – 2006. – 19. – P. 408–412. 5. Ramanavicius A. Amperometric biosensor for the determination of creatinine // Anal. Bioanal. Chem. – 2007. – 387, No 5. – P. 1899–1906. 6. Hsiue G.H., Lu P. L., Chen J. C. Multienzyme-immobilized modified polypropylene membrane for an amperometric creatinine biosensor // J. Appl. Polym. Sci. – 2004. – 92, No 5. – P. 3126–3134. 7. Benkert A., Scheller F., Schossler W. et al. Development of a creatinine ELISA and an amperometric antibody-based creatinine sensor with a detection limit in the nanomolar range // Anal. Chem. – 2000. – 72, No 5. – P. 916–921. 8. Magalhaes Julia M.C. S., Machado Adelio A. S.C. Array of potentiometric sensors for the analyst of creati- nine in urine samples // Analyst. – 2002. – 127, No 8. – P. 1069–1075. 9. Rasmussen C.D., Andersen J. E.T., Zachau-Christiansen B. Improved performance of the potentiometric biosensor for the determination of creatinine // Anal. Lett. – 2007. – 40, No 1. – P. 39–52. 10. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. – Москва: Мир, 1965. – 216 с. 11. Smith G., White J.M. Molecular cocrystals of carboxylic acids: the preparation of the 1: 1 proton-transfer compounds of creatinine with a series of aromatic acids and the crystal structure of that with pyrazine- 2,3-dicarboxylic acid // Aust. J. Chem. – 2001. – 54. – P. 97–100. 12. Butler A.R. The Jaff reaction: Identification of the colored species // Clin. Chim. Acta. – 1976. – 59. – P. 227–232. Надiйшло до редакцiї 06.05.2009Iнститут хiмiї високомолекулярних сполук НАН України, Київ Iнститут молекулярної бiологiї та генетики НАН України, Київ O.O. Brovko, О.А. Slinchenko, L.A. Gorbach, L.M. Sergeeva, T.A. Sergeyeva Composite molecular-imprinted polymeric membranes for selective absorption of bioorganic molecules A new technique is proposed to develop the analytical test-systems for the qualitative and semi- quantitative analysis of bioorganic molecules, particularly creatinine, within solutions of pathologi- cal concentrations outside the laboratory conditions. The technique is based on the molecular impri- nting method. Using the method of surface modification of polyvinylidene fluoride membranes wi- th a thin layer of molecularly imprinted polymer (MIP) based on N,N ′-methylenebis(acrylamide) and functional monomer — 2-acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonic acid, the creatinine selecti- ve composite polymeric membranes are obtained. In order to visualize creatinine adsorbed by the surface MIP layer, the ability of creative to form, due to Jaff’s reaction, the colored complexes with picrates is used. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №1 147
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19267
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1025-6415
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T16:58:32Z
publishDate 2010
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format dspace
spelling Бровко, О.О.
Слінченко, О.А.
Горбач, Л.А.
Сергеєва, Л.М.
Сергеєва, Т.А.
2011-04-23T16:58:10Z
2011-04-23T16:58:10Z
2010
Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул / О.О. Бровко, О.А. Слiнченко, Л.А. Горбач, Л.М. Сергеєва, Т.А. Сергеєва // Доп. НАН України. — 2010. — № 1. — С. 143-147. — Бібліогр.: 12 назв. — укр.
1025-6415
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19267
544.725+544.722.21+577.21; 678:541.6:39
Запропоновано новий спосiб створення аналiтичних тест-систем для якiсного та напiвкiлькiсного експрес-визначення вмiсту бiоорганiчних молекул, зокрема креатинiну, в розчинах патологiчних концентрацiй поза лабораторними умовами. В основу способу покладено метод молекулярного iмпринтингу. Застосовуючи поверхневу модифiкацiю полiвiнiлiденфторидних мембран тонким шаром молекулярно-iмпринтованого полiмеру (МIП) на основi N,N′-метиленбiс(акриламiду) та функцiонального мономера — 2-акрил-амiдо-2-метил-1-пропансульфонової кислоти, отримано композицiйнi полiмернi мембрани, селективнi до креатинiну. Для вiзуалiзацiї креатинiну, адсорбованого поверхневим шаром МIП, використовували здатнiсть креатинiну утворювати у ходi реакцiї Яффе забарвленi комплекси з пiкратами.
A new technique is proposed to develop the analytical test-systems for the qualitative and semiquantitative analysis of bioorganic molecules, particularly creatinine, within solutions of pathological concentrations outside the laboratory conditions. The technique is based on the molecular imprinting method. Using the method of surface modification of polyvinylidene fluoride membranes with a thin layer of molecularly imprinted polymer (MIP) based on N,N′-methylenebis(acrylamide) and functional monomer — 2-acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonic acid, the creatinine selective composite polymeric membranes are obtained. In order to visualize creatinine adsorbed by the surface MIP layer, the ability of creative to form, due to Jaff’s reaction, the colored complexes with picrates is used.
uk
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Доповіді НАН України
Хімія
Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
Composite molecular-imprinted polymeric membranes for selective absorption of bioorganic molecules
published earlier
spellingShingle Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
Бровко, О.О.
Слінченко, О.А.
Горбач, Л.А.
Сергеєва, Л.М.
Сергеєва, Т.А.
Хімія
title Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
title_alt Composite molecular-imprinted polymeric membranes for selective absorption of bioorganic molecules
title_full Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
title_fullStr Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
title_full_unstemmed Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
title_short Композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
title_sort композиційні молекулярно-імпринтовані полімерні мембрани для селективної адсорбції біоорганічних молекул
topic Хімія
topic_facet Хімія
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19267
work_keys_str_mv AT brovkooo kompozicíinímolekulârnoímprintovanípolímernímembranidlâselektivnoíadsorbcííbíoorganíčnihmolekul
AT slínčenkooa kompozicíinímolekulârnoímprintovanípolímernímembranidlâselektivnoíadsorbcííbíoorganíčnihmolekul
AT gorbačla kompozicíinímolekulârnoímprintovanípolímernímembranidlâselektivnoíadsorbcííbíoorganíčnihmolekul
AT sergeêvalm kompozicíinímolekulârnoímprintovanípolímernímembranidlâselektivnoíadsorbcííbíoorganíčnihmolekul
AT sergeêvata kompozicíinímolekulârnoímprintovanípolímernímembranidlâselektivnoíadsorbcííbíoorganíčnihmolekul
AT brovkooo compositemolecularimprintedpolymericmembranesforselectiveabsorptionofbioorganicmolecules
AT slínčenkooa compositemolecularimprintedpolymericmembranesforselectiveabsorptionofbioorganicmolecules
AT gorbačla compositemolecularimprintedpolymericmembranesforselectiveabsorptionofbioorganicmolecules
AT sergeêvalm compositemolecularimprintedpolymericmembranesforselectiveabsorptionofbioorganicmolecules
AT sergeêvata compositemolecularimprintedpolymericmembranesforselectiveabsorptionofbioorganicmolecules