Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді
Mebhydrolin, the active substance of diazoline, is a histamine H1-blocker that possesses the anti-allergic, anti-pruritic, antioxidative properties as well as weak sedative effect. It is used to treat diseases and pathological conditions. Its long-term and excessive use leads to different side effec...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/9 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainica Bioorganica Acta |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Ukrainica Bioorganica Acta| _version_ | 1871193627115388928 |
|---|---|
| author | Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Oliveira, Silvio C. de Luganska, Olga V. Yagodynets, Petro I. Kormosh, Zholt O. |
| author_facet | Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Oliveira, Silvio C. de Luganska, Olga V. Yagodynets, Petro I. Kormosh, Zholt O. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Volodymyr V. Tkach",
"institution": "Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Ave. Sen. Felinto. Müller, 1555, C\/P. 549, 79074-460, Campo Grande, MS, Brazil"
},
{
"author": "Marta V. Kushnir",
"institution": "Yuriy Fedkovich Chernivtsi National University, 2 Kotsiubynsky St., Chernivtsi, 58012, Ukraine"
},
{
"author": "Yana G. Ivanushko",
"institution": "Bukovinian State Medical University, 9 Teatralna Sq., Chernivtsi, 58000, Ukraine"
},
{
"author": "Silvio C. de Oliveira",
"institution": "Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Ave. Sen. Felinto. Müller, 1555, C\/P. 549, 79074-460, Campo Grande, MS, Brazil"
},
{
"author": "Olga V. Luganska",
"institution": "Zaporizhzhya National University, 66 Zhukovskogo St., Zaporizhzhya, 69600, Ukraine"
},
{
"author": "Petro I. Yagodynets",
"institution": "Yuriy Fedkovich Chernivtsi National University, 2 Kotsiubynsky St., Chernivtsi, 58012, Ukraine"
},
{
"author": "Zholt O. Kormosh",
"institution": "Lesya Ukrainka Eastern European National University, 13 Volya Ave., Lutsk, 43025, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Tkach, Volodymyr V. |
| baseUrl_str | https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-19T14:56:52Z |
| description | Mebhydrolin, the active substance of diazoline, is a histamine H1-blocker that possesses the anti-allergic, anti-pruritic, antioxidative properties as well as weak sedative effect. It is used to treat diseases and pathological conditions. Its long-term and excessive use leads to different side effects and complications such as granulocytopenia, neutropenia, dyscrasia, and granulocytosis. That is why the development of effective methods for determining the concentration of this drug is vital. There are no reports to date available on the electrochemical determination of diazoline (mebhydrolin). Based on the structural characteristics of the molecule it can be concluded that it is an electroactive compound. Its oxidation can effectively occur on the conductive polymer layer. Moreover, the electrochemical behavior of the drug promises to be very interesting, as it is developed by a complicated mechanism. In this work, the electrochemical determination of a mebhydrolin concentration on the leading polymer was studied from a theoretical point of view. The polymerization and the reactions sequences was describe by a mathematical model, which was derived and analyzed using linear stability theory and bifurcation analysis. From the model analysis we concluded that: a). The polymer electrode promotes an electrooxidation of mebhydrolin and the system is electroanalytically effective. The relationship between the electrochemical parameter (the current) and the concentration of nitrite is described and it is linear in nature. Therefore, the analytical signal can be easily interpreted. b). The electroanalytical process occurs in the diffusion mode at low concentrations of the analyte and in the adsorption mode at high concentration. c). The oscillatory behavior of this system is possible. It is caused by the effects of the electrochemical stage on PES as well as also by surface instabilities. |
| doi_str_mv | 10.15407/bioorganica2020.01.053 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:20:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1814-9758. Ukr. Bioorg. Acta, 2020, Vol. 15, N 1
UDC 544.6 + 541.138.3: 539.2: 539.216
DOI: https://doi.org/10.15407/bioorganica2020.01.053
53
Ukrainica Bioorganica Acta
www.bi oorgan ica .org .ua
RESEARCH ARTICLE
Theoretical evaluation of electroanalitical determination of diazoline
(mebhydrolin) on a polymer electrode
Volodymyr V. Tkach1,2*, Marta V. Kushnir1, Yana G. Ivanushko1,3, Sílvio C. de Oliveira2,
Olga V. Luganska4, Petro I. Yagodynets1, Zholt O. Kormosh5
1 Yuriy Fedkovich Chernivtsi National University, 2 Kotsiubynsky St., Chernivtsi, 58012, Ukraine
2 Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Ave. Sen. Felinto. Müller, 1555, C/P. 549, 79074-460, Campo Grande, MS, Brazil
3 Bukovinian State Medical University, 9 Teatralna Sq., Chernivtsi, 58000, Ukraine
4 Zaporizhzhya National University, 66 Zhukovskogo St., Zaporizhzhya, 69600, Ukraine
5 Lesya Ukrainka Eastern European National University, 13 Volya Ave., Lutsk, 43025, Ukraine
Abstract: Mebhydrolin, the active substance of diazoline, is a histamine H1-blocker that possesses the anti-allergic, anti-pruritic,
antioxidative properties as well as weak sedative effect. It is used to treat diseases and pathological conditions. Its long-term and excessive
use leads to different side effects and complications such as granulocytopenia, neutropenia, dyscrasia, and granulocytosis. That is why the
development of effective methods for determining the concentration of this drug is vital. There are no reports to date available on the
electrochemical determination of diazoline (mebhydrolin). Based on the structural characteristics of the molecule it can be concluded that
it is an electroactive compound. Its oxidation can effectively occur on the conductive polymer layer. Moreover, the electrochemical
behavior of the drug promises to be very interesting, as it is developed by a complicated mechanism. In this work, the electrochemical
determination of a mebhydrolin concentration on the leading polymer was studied from a theoretical point of view. The polymerization
and the reactions sequences was describe by a mathematical model, which was derived and analyzed using linear stability theory and
bifurcation analysis. From the model analysis we concluded that: a). The polymer electrode promotes an electrooxidation of mebhydrolin
and the system is electroanalytically effective. The relationship between the electrochemical parameter (the current) and the concentration
of nitrite is described and it is linear in nature. Therefore, the analytical signal can be easily interpreted. b). The elect roanalytical process
occurs in the diffusion mode at low concentrations of the analyte and in the adsorption mode at high concentration. c). The oscillatory
behavior of this system is possible. It is caused by the effects of the electrochemical stage on DEL as well as also by surface instabilities.
Keywords: chemically modified electrodes, mebhydrolin, conductive polymers, electrochemical sensors, steady stationary state.
Introduction
Diazoline (mebhydrolin) is an anti-allergic drug [1-6], a
blocker of histamine H1-receptors, that possesses anti-
allergic, anti-pruritic, antioxidative, and weak sedative
effect. It is used to treat diseases and pathological
conditions such as hay fever, urticaria, eczema, itchy skin,
Received:
Revised:
Accepted:
Published online:
24.04.2020
13.05.2020
28.05.2020
30.06.2020
Corresponding author. Tel.: +380-50-640-0359;
e-mail: nightwatcher2401@gmail.com (V. V. Tkach)
ORCID: 0000-0001-7696-0954
allergic rhinitis, allergic conjunctivitis, skin reaction after
insect bites, bronchial asthma (as part of combination
therapy).
Nevertheless, diazoline is a toxic drug, long-term and
excessive use of which leads to side effects [7-12] and even
complications such as granulocytopenia, neutropenia,
dyscrasia, and agranulocytosis. Diazoline is contraindicated
in cases of angle-closure glaucoma and prostate
hypertrophy. The level of ecotoxicity of the drug is high,
which includes aquatic organisms. Both the positive and
negative effects of the drug are dose-dependent.
Therefore, the development of effective methods for
determining the concentration of this drug is without a
doubt an urgent task [13-16].
© Tkach V. V. et al. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted
use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.
https://orcid.org/0000-0001-7696-0954
V. V. Tkach, M. V. Kushnir, Y. G. Ivanushko et al.
54
There are no reports to date on the electrochemical
determination of mebhydrolin. Base on the structural
characteristics of the molecule it can be concluded that it is
an electroactive substance that can be effectively oxidized
on the conductive polymeric layer. However, the
development of new electroanalytical systems is always
associated with solving certain problems such as:
• uncertainty about the mechanism of electrochemical
action of the electrode modifier with analyte and its role in
the electroanalytical system;
• possibility of electrochemical instabilities (oscillatory
and monotonic) characteristic of electrosynthesis and
electrooxidation of small organic molecules (including
electropolymerization of heterocyclic compounds, which
produces polymer coatings) [17-22].
These problems can be solved at the stage of sensor
development if the experimental tests are preceded by a
priori theoretical mechanistic study of the electroanalytical
system. It will include the development and analysis of a
mathematical model that would adequately describe the
electroanalytical system. Thus, the main purpose of this
paper is a theoretical description of the electrochemical
system for the determination of mebhydrolin at the polymer
electrode. In order to achieve the goal, you need to achieve
intermediate objectives, namely:
• to present the sequence of chemical and
electrochemical transformations that leads to the appearance
of the analytical signal and, therefore, form the basis of the
electroanalytical process;
• to develop a mathematical model that would adequately
describe the behavior of this system. A mathematical model
should consider reaction sequences and physical processes
that accompany them;
• to analyze model, and find the conditions of a steady-
state stability (and, accordingly, the most efficient operation
of the sensor and the best interpreted analytical signal), as
well as oscillatory and monotonic instability;
• to compare the behavior of this system with similar
ones [23–25].
The system and its model
Electrochemical oxidation of diazoline occurs via a
radical mechanism with the expulsion of equal amounts of
electrons and protons - either by the intramolecular
mechanism, with the formation of a condensed indole
derivative, or intermolecularly, forming a dimer; further
polymerization, although theoretically possible, is
hampered by the steric factor (although the polymer
substrate on the surface, in general, promotes
polymerization) [19]. In this case, the transfer of electrons
and protons occurs through the polymer layer (Figure 1),
with the radical centers of which (if any) can also
recombine.
N
N
CH3
N
N
CH3
- 2H+, - 2e
N
N
CH3
- 2H+, - 2e
N
N
CH3
N
NH3C
Figure 1. Possible ways of electrochemical oxidation of diazoline (mebhydrolin).
ISSN 1814-9758. Ukr. Bioorg. Acta, 2020, Vol. 15, N 1
55
N
N
CH3
- 4H+, - 4e, + H2O
N
N
CH3
O
Figure 2. Oxidation of the methylene group to the carbonyl group in diazoline (mebhydrolin).
A slightly higher electrode potentials in aqueous
solutions, alkaline environment, and the presence of
electrode’s modifiers might lead to the oxidation of the
methylene group with the formation of the corresponding
secondary alcohol and then ketone (Figure 2).
This paper presents electrochemical determination of
diazoline at the polymer electrode and the method described
in Figure 2 will not be considered (this will be the subject of
one of our next works). We will limit ourselves to
electrooxidation that is described in Figure 1.
In the simplest case an electroanalytical process in a
neutral medium using a potentiostatic mode (amperometry)
we consider three variables:
c – the concentration of diazoline in the near-surface
layer;
θ – the degree of filling of the electrode’s surface with
diazoline;
p – the degree of filling of the electrode’s surface with
the polymer in a modified form.
To simplify the calculations, we assume that the reaction
mixture is stirred vigorously (and we can neglect the
convective flow) and the background electrolyte is in an
excess (so that we can neglect the migration flow). We also
assume that the concentration distribution of substances in
the near-surface layer is linear, and the thickness of the
layer itself is constant, equal to δ.
We can show that the behavior of this system is
described by a system of differential equations (1):
3232221
23222111
110
1
1
2
dt
dc
rrrr
Pdt
dp
rrrrr
Gdt
d
rrcc
(1)
wherein Δ is the diffusion coefficient, c0 is its concentration
in the thickness of the solution, G and P are the maximum
surface concentrations of diazoline and modified polymer,
respectively, and the parameters r are the rates of adsorption
(r1), desorption (r-1) and chemical reactions, which can be
calculated as:
exp)1(11 ckr (2)
exp11 kr (3)
exp)1(2221 pkr (4)
exp)1(2222 pkr (5)
exp)1(2323 pkr (6)
RT
nF
pkr 0
33 exp
(7)
wherein the parameters k are the specific rates of the
corresponding processes, α is a variable describing the
surface interaction of adsorbed diazoline particles, β is a
variable describing the interaction of diazoline molecules
with the surface layer, n is the number of electrons
transferred at the electrochemical stage, F = NA*e is the
Faraday number, φ0 - potential-jump relative to the potential
of zero charges, R - universal gas constant, T - absolute
temperature in the system.
Results and discussion
To study the behavior of electrochemical determination
of diazoline at the polymer electrode, we analyze the system
of differential equations (1) given the algebraic relations
(2-7), by the methods of linear stability theory. Stationary
elements of the Jacobi functional matrix would be written
as:
333231
232221
131211
aaa
aaa
aaa
(8)
V. V. Tkach, M. V. Kushnir, Y. G. Ivanushko et al.
56
exp)1(
2
111 ka (9)
exp)1(expexp)1(expexp
2
1111112 ckckkkka (10)
013 a (11)
exp)1(
1
121 k
G
a (12)
ppkppkppk
ckckkkk
G
a
exp)1(exp)1(exp)1(
exp)1(expexp)1(expexp1
232221
11111
22
(13)
ppkpkppkpkppkpk
G
a exp)1(expexp)1(expexp)1(exp
1
23232222212123 (14)
031 a (15)
ppkppkppk
P
a exp)1(exp)1(exp)1(
1
23222132 (16)
RT
nF
pk
RT
nF
kppkpk
ppkpkppkpk
P
a
0
3
0
32323
22222121
33
expexpexp)1(exp
exp)1(expexp)1(exp
1
(17)
Figure 3. The series of Equations 10-17.
wherein: (see Figure 3).
Considering the expressions (9), (13), and (17), we can
see that in the main diagonal of the Jacobi matrix several
elements can describe the positive feedback. Apart from the
element
0exp 0
3
RT
nF
pk
, wherein if ξ < 0, which
describes the effects on the DEL (double electric layer)
capacity of the electrochemical oxidation of the modified
polymer, the element can also be positive
0exp1 k 0exp)1(1 ck і, if α > 0,
and also ppk exp)1(21 , ppk exp)1(22 ,
ppk exp)1(23 , positive when β > 0, describing
surface instabilities caused by the attraction of adsorbed
diazoline molecules among themselves and with the
polymer surface. This means that the Hopf bifurcation and
the oscillatory behavior described by it are possible, and
they are more probable than in similar systems [23-25]. As
will be shown below, the oscillatory behavior will be
observed outside of determination limit and will have little
effect on the electroanalytical properties of the material.
To avoid the emergence of cumbersome expressions in
the analysis of the determinant of Jacobian, we introduce
new variables, so that the determinant would be written as:
0
0
2
1
GP
(18)
The criterion for the stability of the steady-state is the so-
called Rauss-Hurwitz criterion. We can show that for
trivariate systems it reduces to the inequality –Det J > 0, or,
consequently, Det J < 0. By revealing the determinant of the
matrix and applying to it the inequality that follows from
the criterion, we can obtain the condition of stability of the
steady-state, written as:
0)(1 (19)
This condition is guaranteed to be satisfied if the
parameter j acquires positive values (which, in most cases,
is observed). Thus, the steady-state is stable in a fairly wide
ISSN 1814-9758. Ukr. Bioorg. Acta, 2020, Vol. 15, N 1
57
range of parameters, which from an electroanalytical point
of view will mean that the system is electroanalytical
efficient because in it the relationship between
electrochemical parameter (in this case, current) and nitrite
concentration is linear and the analytical signal is easily
interpreted in a wide range of parameters. Also, the form of
inequality (19) indicates that the electroanalytical process
occurs in the diffusion mode at low concentrations of the
analyte and the adsorption mode at large.
The limit of determination is determined by the
implementation of monotonic instability, which corresponds
to the implementation of the saddle-node bifurcation, the
point of which separates stable steady states from unstable
states. The condition for its occurrence for this system is as
follows:
0)(1 (20)
In the case of a modification of the polymer surface with
an inorganic material, the role of the active substance is
assumed by this material. The polymer remains the
mediator function of the electrochemical process, which
changes the behavior of the system, expanding the range of
electroanalytical efficiency of the process. This system will
be considered by us in the following works.
Conclusions
Theoretical analysis of determining the concentration of
diazoline at the polymer electrode demonstrates that:
• the polymer electrode promotes electrooxidation of
diazoline, and the system is electroanalytical effective,
because in it the relationship between the electrochemical
parameter (in this case, the current) and the concentration of
nitrite is linear, and the analytical signal is easily
interpreted;
• the electroanalytical process occurs in the diffusion
mode at low concentrations of the analyte and in the
adsorption mode at large ones;
• oscillatory behavior in this system is possible and it is
caused not only by the effects of the electrochemical stage
on DEL but also by surface instabilities.
Notes
The authors declare no conflict of interest.
Author contributions. The manuscript was written
through contributions of all authors. All authors have given
approval to the final version of the manuscript.
References
1. Wu, В.; Wang, H. L.; Cee V. J., et al. Discovery of 5-(1H-indol-5-
yl)-1,3,4-thiadiazol-2-amines as potent PIM inhibitors. Bioorg. Med.
Chem. Lett. 2015, 15, 775-780.
2. Schoor, J. V. Antihistamines : a brief review : clinical. Prof. Nurs.
Today 2012, 16, 16-21.
3. McKenna, K. E.; McMillan, J. C. Exacerbation of psoriasis, liver
dysfunction and thrombocytopenia associated with mebhydrolin.
Clin. Exp. Dermatol. 1993, 18, 131-132.
4. Waitzinger, J.; Lenders, H.; Pabst G., et al. Three explorative studies
on the efficacy of the antihistamine mebhydroline (Omeril). Int. J.
Clin. Pharm. Ther. 1995, 33, 373-383.
5. Croset, S. C. J. Drug repositioning and indication discovery using
description logics. Ph.D. Thesis, Darwin College, University of
Cambridge, 2004.
6. Möhrle, H.; Rohn, C.; Westle, G. Indole cleavage with mebhydroline
by sodium periodate – Part 2. Mechanism of the dilactam formation.
Die Pharmazie, An Int. J. Pharm. Sci. 2006, 61, 391-399
(in German).
7. Edoute, Y.; Nagler, A.; Brenner, B. Agranulocytosis Associated With
Mebhydrolin Napadisylate (Incidal). Harefuah 1984, 106, 208-209
(in Hebrew).
8. Guzzetti, R.; Saggiorato, F. Studio dell’efficacia e tollerabilita della
mebidrolina in confront a dimetindene maleate. Clin. Ter. 1986, 116,
109-114 (in Italian).
9. Hafeez, Z. H.; Antihistamines and Their Role in Dermatology. J.
Pak. Med. Assoc. 1996, 46, 1-6.
10. Mebhydrolin napadisilate, CID=22529, In PubChem Database.
National Center for Biotechnology Information. [Internet]. Available
from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Diazoline#
section=Depositor-Provided-PubMed-Citations (accessed on April
24, 2020).
11. Mebhydrolin. EC nimber: 208-364-4, In ECHA Database. [Internet].
Available from: https://euon.echa.europa.eu/lt/web/guest/registration-
dossier/-/registered-dossier/22142/11 (accessed on April 24, 2020).
12. Young, C. A. R.; Forrest, P.; Deveridge, S. F.; Gates, R. B.; Vincent,
P.C. Abstract: Mebhydrolin induced agranulocytosis. Aust. N. Z. J.
Med. 1982, 12, 173-176.
13. Nerdy, N. Development and validation of ultraviolet
spectrophotometric method for determination of mebhydrolin
napadisylate in tablet preparations. Asian J. Pharm. Clin. Res. 2017,
10, 367-372.
14. Wulandari, L. Determination and validation of mebhydroline
napadisylate in tablets by HPLC. Indo. J. Chem. 2008, 8, 377-379.
15. Wulandari, L.; Evaluation of re-used HPTLC plate for qualitative abd
quantitative analysis. Indo. J. Chem. 2006, 6, 338-340.
16. Suhadi, R.; Linawati, Y.; Wulandari, E. T.; Viriginia, D. M.;
Setiawan, C. H. The metabolic disorders and cardiovascular risk
among lower socioeconomic subjects in Yogyakarta-Indonesia. Asian
J. Pharm. Clin. Res. 2017, 10, 367-372.
17. Pearlstein, A. J.; Johnson, J. A. Global and Conditional Stability of
the Steady and Periodic Solutions of the Franck‐FitzHugh Model of
Electrodissolution of Fe in H2SO4. J. Electrochem. Soc. 1991, 136,
1290-1299.
18. Rahman, S. U.; Ba-Shammakh, M. S. Thermal effects on the process
of electropolymerization of pyrrole on mild steel. Synth. Met. 2004,
140, 207-223.
19. de Andrade, V. M. Confecção de biossensores através da
imobilização de biocomponentes por eletropolimerização de pirrol,
M.S. Thesis, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Porto
Alegre, 2006 (In Portuguese).
20. Tosar Rovira, J. P. Estudio de la inmovilización de oligonucleótidos
a elétrodos modificados de oro:polipirrol, y detección
electroquímica de secuencias complementarias, M.S. Thesis,
Universidad de la República, Montevideo, 2008 (In Spanish).
21. Das, I.; Goel, N.; Gupta, S. K.; Agrawal, N.R. Electropolymerization
of pyrrole: Dendrimers, nano-sized patterns and oscillations in
potential in presence of aromatic and aliphatic surfactants. J.
Electroanal. Chem. 2012, 670, 1-10.
22. Singh, R. Prospects of Organic Conducting Polymer Modified
Electrodes: Enzymosensors. Int. J. Electrochem. 2012, N. 502707.
23. Tkach, V.; Swamy, B. K.; Ojani, R. et. al. El Mecanismo de la
Oxidación de Omeprazol Sobre el Electrodo de Carbono Vitroso,
Modificado por Polializarina, y Su Descripción Matemática. Orbital
Elec. J. Chem. 2015, 7, 1-4 (In Spanish).
24. Tkach, V.; Swamy, B. K.; Ojani R. et. al. O comportamento de
paracetamol durante a sua oxidação eletrocatalítica sobre poli(azul da
anilina) e a sua descrição matemática. Rev. Colomb. Cien. Quím.
Farm. 2015, 44, 148-161 (In Portuguese).
25. Tkach, V.; Ojani, R.; Nechyporuk, V.; Yagodynets, P. The
mathematical study of the electrochemical nitrite sensorbased on
poly(p-aminoacetanilide). Rev. Fac. Ing. UCV. 2015, 30, 181-188
(In Portuguese).
https://www.jpma.org.pk/article-details/4480
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Diazoline#�section=Depositor-Provided-PubMed-Citations
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Diazoline#�section=Depositor-Provided-PubMed-Citations
https://euon.echa.europa.eu/lt/web/guest/registration-dossier/-/registered-dossier/22142/11
https://euon.echa.europa.eu/lt/web/guest/registration-dossier/-/registered-dossier/22142/11
V. V. Tkach, M. V. Kushnir, Y. G. Ivanushko et al.
58
Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на
полімерному електроді
В. В. Ткач1,2*, M. В. Кушнір1, Я. Г. Іванушко1,3, С. С. де Олівейра2, О. В. Луганська4, П. І. Ягодинець1,
Жолт O. Кормош5
1 Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського, 2, Чернівці, 58012, Україна
2 Федеральний університет штату Мату-Ґросу- ду-Сул, просп. Сенадора Філінто Мюллера, 1555, Кампу-Гранді, Мату-Ґросу-ду-Сул,
79074-460, Бразилія
3 Буковинський державний медичний університет, пл. Театральна, 2, Чернівці, 58002, Україна
4 Запорізький національний університет, вул. Жуковського, 66, Запоріжжя, 69600, Україна
5 Східноєвропейський національний університет імені Лесі Українки, просп. Волі, 13, Луцьк, 43025,Україна
Резюме: У даній роботі з теоретичної точки зору розглядається можливість електрохімічного визначення концентрації мебгідроліну (діюча
речовина препарату діазоліну) на аноді, модифікованому провідним полімером . Мебгідролін є одним із широко застосованих антигістамінних
препаратів. Його застосовують при таких патологічних станах як сінна лихоманка, кропив'янка, екзема, шкірний свербіж, алергічний риніт,
алергічний кон'юнктивіт, шкірна реакція після укусу комахи, бронхіальна астма. Незважаючи на це, мебгідролін проявляє ряд побічних ефектів і
протипоказаний до ряду категорій населення. В будь-якому разі, його дія є сильно залежною від дози. Тому його визначення є дійсно
актуальним. Наразі не відомо жодної роботи, присвяченої електрохімічному визначенню мебгідроліну. Однак, з огляду на будову молекули,
можна зробити висновок про те, що це електроактивна речовина, окиснення якої може ефективно відбутися на провідному полімерному шарі.
Мало того, як похідне індолу, мебгідролін може бути підданим електрополімеризації, яка може супроводжуватися внутрішньомолекулярною
циклізацією. Відтак, з огляду на «розгалуженість» механізму, а також можливість появи електрохімічних нестійкостей (осциляторна, монотонна),
a priori теоретичне механістичне дослідження електроаналітичної системи, яке включатиме розробку та аналіз математичної моделі, що б
адекватно описувала електроаналітичну систему є дійсно важливим. Для даного процесу було розроблено триваріантну математичну модель
балансових диференціальних рівнянь, що включає обидва сценарії окиснення мебгідроліну з відщепленням протонів та електронів. Аналіз моделі
показує, що: а). Полімерний електрод сприяє електроокисненню діазоліну, а система електроаналітично ефективна, оскільки в ній залежність між
електрохімічним параметром (в даному випадку, струмом) і концентрацією нітриту є лінійною, а аналітичний сигнал легко інтерпретується. б).
Електроаналітичний процес відбувається в дифузійному режимі за малих концентрацій аналіту і в адсорбційному за великих. в). Осциляторна
поведінка в даній системі можлива і вона спричиняється не лишень впливами електрохімічної стадії на ПЕШ, а й поверхневими нестійкостями.
Ключові слова: хімічно модифікований електрод, мебгідролін, провідні полімери, електрохімічні сенсори, стійкий стаціонарний стан.
Notes
|
| id | oai:ojs2.bioorganica.com.ua:article-9 |
| institution | Ukrainica Bioorganica Acta |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-20T01:01:43Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | bioorganicacomua/5d/2655b36190bfff95cc7c64ed9f69b95d.pdf |
| spelling | oai:ojs2.bioorganica.com.ua:article-92026-07-19T14:56:52Z Theoretical evaluation of electroanalitical determination of diazoline (mebhydrolin) on a polymer electrode Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Oliveira, Silvio C. de Luganska, Olga V. Yagodynets, Petro I. Kormosh, Zholt O. chemically modified electrodes mebhydrolin conductive polymers electrochemical sensors steady stationary state хімічно модифікований електрод мебгідролін провідні полімери електрохімічні сенсори стійкий стаціонарний стан Mebhydrolin, the active substance of diazoline, is a histamine H1-blocker that possesses the anti-allergic, anti-pruritic, antioxidative properties as well as weak sedative effect. It is used to treat diseases and pathological conditions. Its long-term and excessive use leads to different side effects and complications such as granulocytopenia, neutropenia, dyscrasia, and granulocytosis. That is why the development of effective methods for determining the concentration of this drug is vital. There are no reports to date available on the electrochemical determination of diazoline (mebhydrolin). Based on the structural characteristics of the molecule it can be concluded that it is an electroactive compound. Its oxidation can effectively occur on the conductive polymer layer. Moreover, the electrochemical behavior of the drug promises to be very interesting, as it is developed by a complicated mechanism. In this work, the electrochemical determination of a mebhydrolin concentration on the leading polymer was studied from a theoretical point of view. The polymerization and the reactions sequences was describe by a mathematical model, which was derived and analyzed using linear stability theory and bifurcation analysis. From the model analysis we concluded that: a). The polymer electrode promotes an electrooxidation of mebhydrolin and the system is electroanalytically effective. The relationship between the electrochemical parameter (the current) and the concentration of nitrite is described and it is linear in nature. Therefore, the analytical signal can be easily interpreted. b). The electroanalytical process occurs in the diffusion mode at low concentrations of the analyte and in the adsorption mode at high concentration. c). The oscillatory behavior of this system is possible. It is caused by the effects of the electrochemical stage on PES as well as also by surface instabilities. У даній роботі з теоретичної точки зору розглядається можливість електрохімічного визначення концентрації мебгідроліну (діюча речовина препарату діазоліну) на аноді, модифікованому провідним полімером . Мебгідролін є одним із широко застосованих антигістамінних препаратів. Його застосовують при таких патологічних станах як сінна лихоманка, кропив'янка, екзема, шкірний свербіж, алергічний риніт, алергічний кон'юнктивіт, шкірна реакція після укусу комахи, бронхіальна астма. Незважаючи на це, мебгідролін проявляє ряд побічних ефектів і протипоказаний до ряду категорій населення. В будь-якому разі, його дія є сильно залежною від дози. Тому його визначення є дійсно актуальним. Наразі не відомо жодної роботи, присвяченої електрохімічному визначенню мебгідроліну. Однак, з огляду на будову молекули, можна зробити висновок про те, що це електроактивна речовина, окиснення якої може ефективно відбутися на провідному полімерному шарі. Мало того, як похідне індолу, мебгідролін може бути підданим електрополімеризації, яка може супроводжуватися внутрішньомолекулярною циклізацією. Відтак, з огляду на «розгалуженість» механізму, а також можливість появи електрохімічних нестійкостей (осциляторна, монотонна), a priori теоретичне механістичне дослідження електроаналітичної системи, яке включатиме розробку та аналіз математичної моделі, що б адекватно описувала електроаналітичну систему є дійсно важливим. Для даного процесу було розроблено триваріантну математичну модель балансових диференціальних рівнянь, що включає обидва сценарії окиснення мебгідроліну з відщепленням протонів та електронів. Аналіз моделі показує, що: а). Полімерний електрод сприяє електроокисненню діазоліну, а система електроаналітично ефективна, оскільки в ній залежність між електрохімічним параметром (в даному випадку, струмом) і концентрацією нітриту є лінійною, а аналітичний сигнал легко інтерпретується. б). Електроаналітичний процес відбувається в дифузійному режимі за малих концентрацій аналіту і в адсорбційному за великих. в). Осциляторна поведінка в даній системі можлива і вона спричиняється не лишень впливами електрохімічної стадії на ПЕШ, а й поверхневими нестійкостями V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2020-06-30 Article Article application/pdf https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/9 10.15407/bioorganica2020.01.053 Ukrainica Bioorganica Acta; Vol. 15 No. 1 (2020): Ukrainica Bioorganica Acta; 53-58 Ukrainica Bioorganica Acta; Том 15 № 1 (2020): Ukrainica Bioorganica Acta; 53-58 1814-9766 1814-9758 10.15407/bioorganica2020.01 en https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/9/12 Copyright (c) 2020 Volodymyr V. Tkach, Marta V. Kushnir, Yana G. Ivanushko, Silvio C. de Oliveira, Olga V. Luganska, Petro I. Yagodynets, Zholt O. Kormosh https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | хімічно модифікований електрод мебгідролін провідні полімери електрохімічні сенсори стійкий стаціонарний стан Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Oliveira, Silvio C. de Luganska, Olga V. Yagodynets, Petro I. Kormosh, Zholt O. Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді |
| title | Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді |
| title_alt | Theoretical evaluation of electroanalitical determination of diazoline (mebhydrolin) on a polymer electrode |
| title_full | Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді |
| title_fullStr | Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді |
| title_full_unstemmed | Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді |
| title_short | Теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді |
| title_sort | теоретична оцінка електроаналітичного визначення діазоліну (мебгідроліну) на полімерному електроді |
| topic | хімічно модифікований електрод мебгідролін провідні полімери електрохімічні сенсори стійкий стаціонарний стан |
| topic_facet | chemically modified electrodes mebhydrolin conductive polymers electrochemical sensors steady stationary state хімічно модифікований електрод мебгідролін провідні полімери електрохімічні сенсори стійкий стаціонарний стан |
| url | https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/9 |
| work_keys_str_mv | AT tkachvolodymyrv theoreticalevaluationofelectroanaliticaldeterminationofdiazolinemebhydrolinonapolymerelectrode AT kushnirmartav theoreticalevaluationofelectroanaliticaldeterminationofdiazolinemebhydrolinonapolymerelectrode AT ivanushkoyanag theoreticalevaluationofelectroanaliticaldeterminationofdiazolinemebhydrolinonapolymerelectrode AT oliveirasilviocde theoreticalevaluationofelectroanaliticaldeterminationofdiazolinemebhydrolinonapolymerelectrode AT luganskaolgav theoreticalevaluationofelectroanaliticaldeterminationofdiazolinemebhydrolinonapolymerelectrode AT yagodynetspetroi theoreticalevaluationofelectroanaliticaldeterminationofdiazolinemebhydrolinonapolymerelectrode AT kormoshzholto theoreticalevaluationofelectroanaliticaldeterminationofdiazolinemebhydrolinonapolymerelectrode AT tkachvolodymyrv teoretičnaocínkaelektroanalítičnogoviznačennâdíazolínumebgídrolínunapolímernomuelektrodí AT kushnirmartav teoretičnaocínkaelektroanalítičnogoviznačennâdíazolínumebgídrolínunapolímernomuelektrodí AT ivanushkoyanag teoretičnaocínkaelektroanalítičnogoviznačennâdíazolínumebgídrolínunapolímernomuelektrodí AT oliveirasilviocde teoretičnaocínkaelektroanalítičnogoviznačennâdíazolínumebgídrolínunapolímernomuelektrodí AT luganskaolgav teoretičnaocínkaelektroanalítičnogoviznačennâdíazolínumebgídrolínunapolímernomuelektrodí AT yagodynetspetroi teoretičnaocínkaelektroanalítičnogoviznačennâdíazolínumebgídrolínunapolímernomuelektrodí AT kormoshzholto teoretičnaocínkaelektroanalítičnogoviznačennâdíazolínumebgídrolínunapolímernomuelektrodí |