PL233295B1 - Polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie - Google Patents

Polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie

Info

Publication number
PL233295B1
PL233295B1 PL422854A PL42285417A PL233295B1 PL 233295 B1 PL233295 B1 PL 233295B1 PL 422854 A PL422854 A PL 422854A PL 42285417 A PL42285417 A PL 42285417A PL 233295 B1 PL233295 B1 PL 233295B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
synephrine
layer
mip
molecularly imprinted
imprinted polymer
Prior art date
Application number
PL422854A
Other languages
English (en)
Other versions
PL422854A1 (pl
Inventor
Patrycja Łach
Maciej Cieplak
Marta Sosnowska
Włodzimierz Kutner
Original Assignee
Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk, Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk filed Critical Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Priority to PL422854A priority Critical patent/PL233295B1/pl
Publication of PL422854A1 publication Critical patent/PL422854A1/pl
Publication of PL233295B1 publication Critical patent/PL233295B1/pl

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Zgłoszenie obejmuje polimer wdrukowany molekularnie (MIP) w postaci warstwy, zastosowanej jako jednostka rozpoznająca w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego oznaczania p-synefryny, charakteryzujący się tym, że stanowi go polimer wytworzony z zastosowaniem p-synefryny jako szablonu, zawierający kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy jako monomer funkcyjny i 2,3'-bitiofen jako monomer sieciujący. Przedmiotem zgłoszenia jest też sposób otrzymywania molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u) rozpoznającego p-synefrynę, metodą wdrukowania molekularnego, w postaci warstwy oraz zastosowanie tego jako jednostki rozpoznającej analit, w tym p-synefrynę, w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego wykrywania i/lub oznaczania analitów, zarówno w próbkach syntetycznych jak i biologicznych, z dodatkiem, do roztworu badanego, próbnika redoks.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny i selektywny chemoczujnik do elektrochemicznego oznaczania p-synefryny z warstwą polimeru wdrukowanego molekularnie jako jednostką rozpoznającą.
Preparaty zawierające wyciągi z pomarańczy gorzkiej (Citrus aurantium) i pomarańczy słodkiej (Citrus sinensis) znalazły powszechne zastosowanie w suplementach diety, preparatach ziołowych i medycynie ludowej. Przykładem może tu być preparat „Zhishi” należący do kanonu chińskiej medycyny ludowej. Odkąd w roku 2004 FDA (United States Food and Drug Administration) zakazała stosowania środków odchudzających zawierających efedrynę (Arbo, M. D.; Schmitt, G. C; Limberger, M. F.; Charao, M. F.; Moro, A. M.; Ribeiro, G. L; Dallegrave, E.; Garda, S. C.; Leal, M. B.; Limberger, R. P., Subchronic toxicity of Citrus aurantium L. (Rutaceae) extract and p-synephrine in mice. Regul. Toxicol. Pharmacol.: RTP 2009, 54, 114-117), środki te są zastępowane przez ekstrakty z pomarańczy gorzkiej. Głównym składnikiem odpowiedzialnym za ich działanie jest p-synefryna. Ma ona zdolność do blokowania adrenergicznych receptorów β-3, odpowiedzialnych za regulację metabolizmu tłuszczów i węglowodanów (Arch, J. R., beta(3)-Adrenoceptor agonists: potential, pitfalls and progress. Eur. J. Pharmacol. 2002, 440, 99-107).
Szerokiemu stosowaniu preparatów zawierających, m.in. p-synefrynę towarzyszy poważna dyskusja dotycząca bezpieczeństwa ich stosowania. Wiele prac wskazuje na możliwe niepożądane działanie p-synefryny na układ krążenia, takie jak podwyższenie ciśnienia i tętna oraz zaburzenia rytmu pracy serca (Rossato, L. G.; Costa, V. M.; Limberger, R. P.; Bastos Mde, L.; Remiao, F., Synephrine: from trace concentrations to massive consumption in weight-loss. Food and chemical toxicology: an international journal published for the British Industrial Biological Research Association 2011, 49, 8-16). Jednakże inne prace sugerują, iż stosowanie p-synefryny jest całkowicie bezpieczne, a za działania niepożądane odpowiada m-synefryna, która wiąże się z adrenergicznymi receptorami α i β-1 oraz β-2 (Stohs, S. J.; Preuss, H. G.; Shara, M., A review of the receptor-binding properties of p-synephrine as related to its pharmacological effects. Oxid. Med. Cell Longev. 2011, 2011, 482973). m-Synefryna występuje w ekstraktach z pomarańczy gorzkiej w ilościach śladowych. Ekstrakty te zawierają także śladowe ilości innych biogenicznych amin mogących wpływać na pracę serca, takich jak oktopamina i tyramina (Thevis, M.; Koch, A.; Sigmund, G.; Thomas, A.; Schanzer, W., Analysis of octopamine in human doping control samples. Biomed. Chromatogr. 2012, 26, 610-615). Dlatego istnieje potrzeba opracowania skutecznej, selektywnej metody wykrywania i oznaczania p- i m-synefryny zarówno w próbkach syntetycznych jak i biologicznych.
Synefryna przyspiesza metabolizm. Dlatego stała się popularnym składnikiem preparatów podnoszącym sprawność sportowców. Od 2009 roku jest ona objęta programem monitorującym prowadzonym przez Międzynarodową Agencję Antydopingową (World Anti-Doping Agency, WADA), którego celem jest śledzenie wpływu na organizm ludzki takich substancji jak kofeina czy fenylopropanoamina. Potencjalne ryzyko związane ze stosowaniem synefryny i to, że jej bliski analog - oktopamina - został już w 2010 r. uznany za nielegalny środek dopingujący, pozwalają przypuszczać, że także stosowanie synefryny będzie wkrótce zakazane przez WADA (WADA, The 2009 Monitoring Program, dostępny na stronie internetowej: https://www.wada-ama.org/sites/default/files/resources/files/WADA_Monitoring_Program_2009_EN.pdf).
Dotychczasowe metody oznaczania amin biogenicznych, takie jak chromatografia gazowa, elektroforeza kapilarna, czy wysokosprawna chromatografia cieczowa, są kosztowne. Co więcej, wymagają one wstępnego dość skomplikowanego i czasochłonnego przygotowania próbek. Podkreśla to potrzebę opracowania prostych i tanich testów do wykrywania i oznaczania p-synefryny. Jednakże w literaturze znane są tylko pojedyncze przykłady polimerów wdrukowanych molekularnie z zastosowaniem p-synefryny jako szablonu. Pierwszy przykład to zastosowanie MIP-u wdrukowanego p-synefryną jako złoża do ekstrakcji SPE (ang. Solid phase extraction) (Fan, J. P.; Zhang, L.; Zhang, X. H.; Huang, J. Z.; Tong, S.; Kong, T.; Tian, Z. Y.; Zhu, J. H., Molecularly imprinted polymers for selective extraction of synephrine from Aurcmtii Fructus Immaturus. Anal. Bioanal. Chem. 2012, 402, 1337-1346). Złoże to umożliwiło selektywną ekstrakcję p-synefryny z ekstraktów z pomarańczy gorzkiej i na 24-krotne jej zatężenie. Wyekstrahowaną p-synefrynę odzyskano w 85 do 90%. Stosunek molowy szablonu (p-synefryny) do monomeru funkcyjnego (kwasu metakrylowego) i monomeru sieciującego (dimetakrylanu glikolu etylenowego) w roztworze do polimeryzacyjnej wynosił 1:4:20. Także zastosowanie, jako monomeru funkcyjnego, bromku 1-winylo-3-karboksybutylo-imidazolowego, cieczy jonowej w swojej strukturze
PL 233 295 B1 zawierającej wiązanie podwójne, pozwoliło na uzyskanie selektywnego złoża do ekstrakcji o porównywalnych właściwościach sorpcyjnych (Fan, J. P.; Tian, Z. Y.; Tong, S.; Zhang, X. H.; Xie, Y. L; Xu, R.; Qin, Y.; Li, L.; Zhu, J. H.; Ouyang, X. K., A novel molecularly imprinted polymer of the specific ionic liquid monomer for selective separation of synephrine from methanol-water media. Food Chem. 2013, 141, 3578-3585). Trzecim przykładem wdrukowywania p-synefryny jest synteza MIP-u pod postacią membrany (Fan, J. P.; Li, L.; Tian, Z. Y.; Xie, C. F.; Song, F. T.; Zhang, X. H.; Zhu, J. H., A novel freestanding flexible molecularly imprinted membrane for selective separation of synephrine in methanolwater media. J. Membrane Sci. 2014, 467,13-22). W tym przypadku, jako monomery funkcyjne zastosowano kwas 2-metylopropenowy i akrylan-2-hydroksyetylu.
Polimery wdrukowane molekularnie (ang. molecularly imprinted polymers, MIPs) stanowią znakomity przykład inteligentnych materiałów naśladujących rozpoznawanie biologiczne. Znalazły one zastosowanie, m.in. jako selektywne warstwy rozpoznające do budowy chemoczujników (Cieplak, M.; Kutner, W., Artificial biosensors: How can molecular imprinting mimic biorecognition? Trends Biotechnol. 2016, 34, 922-941). Chemoczujniki z tymi warstwami rozpoznającymi wykazują parametry analityczne (czułość, selektywność, dolna granica detekcji itd.) niewiele ustępujące biosensorom, lecz przewyższają te drugie pod względem łatwości wykonania i kosztów wytwarzania oraz trwałości i odporności na warunki zewnętrzne, takie jak podwyższona temperatura, kwaśne lub zasadowe środowisko, czy też obecność rozpuszczalników organicznych.
Dlatego też celem obecnego wynalazku jest zaproponowanie nowego polimeru, molekularnie wdrukowanego za pomocą p-synefryny, mającego zastosowanie jako warstwa rozpoznająca w selektywnym czujniku chemicznym do elektrochemicznego oznaczania p-synefryny o wyżej opisanych ulepszonych parametrach analitycznych i niższych kosztach wykonania.
Zatem, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, polimer wdrukowany molekularnie (MIP) w postaci warstwy, zastosowany jako jednostka rozpoznająca w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego oznaczania p-synefryny, charakteryzuje się tym, że stanowi go polimer wytworzony z zastosowaniem p-synefryny jako szablonu, zawierający kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy jako monomer funkcyjny i 2,3'-bitiofen jako monomer sieciujący.
Wynalazek ten również obejmuje sposób otrzymywania molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u) rozpoznającego p-synefrynę, zdefiniowany wyżej, metodą wdrukowania molekularnego, w postaci warstwy, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy, w których (a) otrzymuje się warstwę MIP-u z użyciem roztworu do elektropolimeryzacji zawierającego roztwór p-synefryny (szablon), kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego (monomer funkcyjny), 2,3'-bitiofenu (monomer sieciujący), w stosunku molowym od 1:1:1 do 1:100:100, korzystnie 1:3:30, w acetonitrylu, w obecności 0,1 M chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego (elektrolitu podstawowego), który (b) osadza się w postaci warstwy na powierzchni elektrod, korzystnie platynowych elektrodach dyskowych, za pomocą elektropolimeryzacji w warunkach potencjodynamicznych, w zakresie potencjałów od -2,0 V do 2,0 V vs Ag/AgCI, korzystnie od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI, z szybkością zmiany potencjału od 5 do 500 mV/s, korzystnie 50 mV/s, lub w warunkach potencjostatycznych w zakresie potencjałów od -2,0 V do 2,0 V vs Ag/AgCI, z wytworzeniem warstwy MIP-u z wdrukowanym molekularnie szablonem, a następnie (c) usuwa się ten szablon (p-synefrynę) z osadzonej warstwy MIP-u za pomocą 0,1 M NaOH w temperaturze pokojowej, (20 ± 1)°C, i otrzymuje warstwę MIP-u selektywnego względem p-synefryny.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, osadzanie w etapie (b) prowadzi się w zakresie od 1 do 1000 cykli prądowo-potencjałowych, korzystnie w 5 cyklach.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, usuwanie w etapie (c) szablonu prowadzi się od 10 minut do 10 godzin, korzystnie przez 1 godzinę.
Wynalazek również obejmuje zastosowanie wdrukowanego molekularnie polimeru (MIP-u) w postaci warstwy, określonego powyżej, jako jednostki rozpoznającej analit, w tym p-synefrynę, w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego wykrywania i/lub oznaczania analitów, zarówno w próbkach syntetycznych jak i biologicznych.
Zastosowanie obecnego wynalazku pozwala na prowadzenie pomiarów elektrochemicznych z dodatkiem próbnika redoks do roztworu badanego, korzystnie K4[Fe(CN)6]/Ks[Fe(CN)6].
Wspomniany wyżej wdrukowany molekularnie polimer został przygotowany w następujcy sposób. Do osadzenia polimeru (Procedura 3.2.1, poniżej) zastosowano p-synefrynę jako szablon, kwas
PL 233 295 B1
2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy jako monomer funkcyjny i 2,3'-bitiofen jako monomer sieciujący. Tak zmodyfikowana elektroda została zastosowana do oznaczeń elektrochemicznych z dodatkiem próbnika redoks, tj. K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] (Procedura 3.2.2, poniżej).
Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnych przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:
Fig. 1. przedstawia wzory strukturalne (a) p-synefryny, (b) kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego, (c) 2,3'-bitiofenu, (d) proponowana struktura kompleksu p-synefryny z trzema cząsteczkami kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego i (e) struktura ww. kompleksu zoptymalizowana za pomocą teorii funkcjonału gęstości (ang. density functional theory, DFT) z bazą B3LYP/6-31g (d) w temperaturze 25°C, w acetonitrylu,
Fig. 2. przedstawia (a) krzywą potencjodynamiczną zarejestrowaną podczas osadzania warstwy MIP-u; skład roztworu do elektropolimeryzacji był następujący: 10 μM p-synefryna, 30 μM kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy, 300 μM 2,3'-bitiofen i 100 mM chloran(VII) tetrabutyloamoniowy, w acetonitrylu; w trakcie osadzania wykonano pięć cykli prądowo-potencjałowych w zakresie od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI z szybkością zmiany potencjału 50 mV/s; (b) zamiany sygnału DPV dla 0,1 M K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] (próbnika redoks) w roztworze PBS (pH = 7,4), zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej pokrytej warstwą MIP-u przygotowaną zgodnie z Procedurą 3.2.1, poniżej, (1) przed ekstrakcją i po (2) 20, (3) 40, (4) 60 i (5) 80 min ekstrakcji w 0,1 M NaOH,
Fig. 3. przedstawia (a) zmiany sygnału DPV zarejestrowane za pomocą platynowej elektrody dyskowej, pokrytej warstwą MIP-u przygotowaną zgodnie z Procedurą 3.2.1, (1) po ekstrakcji za pomocą 0,1 M NaOH, a następnie w obecności p-synefryny o stężeniu (2) 0,10, (3) 0,29, (4) 0,48, (5) 0,74 i (6) 0,99 μM i (b) krzywe kalibracyjne DPV, skonstruowane dla dyskowej elektrody platynowej pokrytej warstwą (1-5) MIP-u lub (6) NIP-u przygotowaną zgodnie z Procedurą 3.2.1, dla (1, 6) p-synefryny, (2) kreatyniny, (3) adrenaliny, (4) mocznika i (5) glukozy w roztworze PBS (pH = 7,4) z zastosowaniem K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] jako próbnika redoks.
Korzystne przykłady wykonania wynalazku
Aby osiągnąć cel niniejszego wynalazku, w poniższych przykładach wykonania zrealizowaliśmy następujące zadania badawcze.
2.1 Zoptymalizowaliśmy struktury molekularne kompleksów pre-polimeryzacyjnych za pomocą komputerowego modelowania kwantowo-chemicznego z zastosowaniem teorii funkcjonału gęstości (ang. density functional theory, DFT) (Figura 1e).
2.2 Przygotowaliśmy warstwę MIP-u za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej.
2.3 Wytworzyliśmy chemosensor do selektywnego oznaczania p-synefryny i wyznaczyliśmy jego parametry analityczne.
3. Materiały i procedury
3.1 Materiały
3.1.1 Odczynniki i reagenty
Wszystkie zastosowane odczynniki chemiczne i rozpuszczalniki zakupiono w Sigma-Aldrich, z wyjątkiem kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego zakupionego w firmie Enamine.
P r z y k ł a d 1
3.2 Procedury
3.2.1 Wytwarzanie molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u) i jego osadzanie na powierzchni elektrody
Warstwy MIP-u przygotowano i osadzono na platynowych elektrodach dyskowych za pomocą elektropolimeryzacji w warunkach potencjodynamicznych, w zakresie potencjałów od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI. Wykonano 5 cykli prądowo-potencjałowych z szybkością zmiany potencjału 50 mV/s. Zarejestrowane w trakcie elektropolimeryzacji zależności prądu od onopotencjału przedstawiono na Fig. 3a. Acetonitrylowy roztwór do elektropolimeryzacji był 10 μM względem p-synefryny (szablonu), 30 μM względem kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego (monomeru funkcyjnego), 300 μM względem 2,3'-bitiofenu (monomeru sieciującego) i 0,1 M chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego (elektrolitu podstawowego). Przed elektropolimeryzacją elektroda była oczyszczona za pomocą roztworu „piranii (kwasu nadtlenosiarkowego) następnie wypolerowana za pomocą β-aluminy, o średnicy ziarna 0,05 μm, do uzyskania lustrzanej powierzchni.
PL 233 295 B1
Po elektropolimeryzacji usunięto z warstwy MIP-u szablon (p-synefrynę). W tym celu elektrodę pokrytą warstwą MIP-u zanurzono na 60 min w 0,1 M NaOH, w temperaturze pokojowej, (20 ± 1)°C.
W celu zarejestrowania widm XPS i PM-IRRAS oraz wykonania zdjęć AFM, warstwy MIP-u osadzone zostały na złoconych płytkach szklanych w sposób opisany powyżej.
Pr z y k ł a d 2
3.2.2 Pomiary elektrochemiczne z zastosowaniem K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] jako próbnika redoks.
Pomiary DPV wykonano w temperaturze pokojowej, (20 ± 1)°C, z zastosowaniem elektrochemicznego szklanego trójszyjnego mininaczynka, w kształcie litery V, o pojemności ~2,0 mL. Pomiary przeprowadzono z zastosowaniem 0,1 M K3[Fe(CN)6] i 0,1 M K4[Fe(CN)6] (próbnika redoks) w roztworze PBS (pH = 7,4).
W pomiarach DPV potencjał zmieniano w zakresie od 0 do 0,60 V co 5 mV. Amplituda 50-ms pulsów potencjału wynosiła 25 mV.
Po zakończonym pomiarze elektrodę zanurzono w 0,1 M NaOH na 20 do 60 min, w temperaturze pokojowej, (20±1)°C, w celu tak dokładnego wyekstrahowania analitu, aby mierzony sygnał DPV osiągnął stałą maksymalną wartość ~40 pA.
4. Wyniki i dyskusja
4.1 Wybór odpowiednich monomerów funkcyjnych i oszacowanie trwałości wytworzonych przez nie kompleksów z p-synefryną
W cząsteczce p-synefryny (Fig. 3a) jak i w cząsteczkach wybranego monomeru funkcyjnego (Fig. 3b) występują ugrupowania atomów zdolne do tworzenia wiązań wodorowych lub oddziaływań elektrostatycznych. Proponowane oddziaływania w kompleksie szablonu z dwoma cząsteczkami monomeru funkcyjnego są przedstawione za pomocą wzoru strukturalnego na Fig. 3g. Hipotezę obejmującą te oddziaływania potwierdziły obliczenia kwantowo-chemiczne. Obliczenia te potwierdziły wysoki ujemny przyrost entalpii swobodnej związany z tworzeniem ww. kompleksu (AG = -54 kJ/mol) co wskazuje, że wytworzony kompleks jest trwały i nie powinien ulegać zmianom podczas elektropolimeryzacji prowadzącej do utworzenia warstwy MIP-u. Zoptymalizowana struktura tego kompleksu jest przedstawiona na Fig. 1e.
P r z y k ł a d 3
4.2 Sposób syntezy i osadzanie molekularnie wdrukowanego polimeru za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej
W celu przygotowania warstwy MIP-u wdrukowanego szablonem, p-synefryną, przeprowadzono elektropolimeryzację potencjodynamiczną w zakresie potencjałów od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI przy szybkości zmiany potencjału 50 mV/s. Warstwę MIP-u osadzono na platynowej elektrodzie dyskowej o średnicy 1 mm. Po zakończeniu elektropolimeryzacji, osadzone warstwy przemyto rozpuszczalnikiem stosowanym do elektropolimeryzacji, tj. acetonitrylem, aby usunąć nadmiar elektrolitu podstawowego. Następnie szablon, p-synefrynę, wyekstrahowano z tak wytworzonej warstwy MIP-u za pomocą 0,1 M NaOH w 60 min, w temperaturze pokojowej, (20±1)°C. Stosując procedurę taką samą jak procedura stosowana do otrzymywania warstwy MIP-u i roztwór do elektropolimeryzacji o takim samym składzie, lecz nie zawierający p-synefryny, przygotowano warstwę niewdrukowanego polimeru kontrolnego (ang. non-imprinted polymer, NIP).
Pr z y k ł a d 4
4.3 Pośrednie oznaczanie p-synefryny w warunkach stacjonarnych za pomocą różnicowej woltamperometrii pulsowej, DPV, w obecności w roztworze próbnika redoks, K4Fe(CN)6/K3Fe(CN)6
Do pośredniego oznaczania p-synefryny za pomocą chemosensora MlP-owego wykorzystano tzw. „efekt bramkowania”. Polega on na obniżeniu prądowego sygnału detekcji w obecności analitu w MIP-ie w wyniku wiązania cząsteczek analitu wewnątrz luk molekularnych warstwy MIP-u. Wówczas, według powszechnie przyjętego mechanizmu, dochodzi do pęcznienia polimeru (Yoshimi, Y.; Narimatsu, A.; Nakayama, K.; Sekine, S.; Hattori, K.; Sakai, K., Development of an enzyme-free glucose sensor using the gate effect of a molecularly imprinted polymer. J. Artif. Organs 2009, 12, 264-270), co prowadzi do blokowania kanałów dyfuzji próbnika redoks przez warstwę MIP-u do powierzchni elektrody i przez to do obniżenia faradajowskiego prądu tego próbnika (Fig. 1a). Do monitorowania tego efektu zastosowano pomiary DPV w obecności w roztworze badanym próbnika redoks, K4Fe(CN)6/K3Fe(CN)6, na platynowej elektrodzie dyskowej pokrytej warstwą MIP-u. W kolejnych etapach ekstrakcji szablonu (p-synefryny) z warstwy MIP-u, luki molekularne były stopniowo opróżniane.
PL 233 295 B1
Dzięki temu dyfuzja próbnika redoks do powierzchni elektrody była coraz szybsza i prąd piku DPV był coraz większy (krzywe 1-5, Fig. 2b). Natomiast wraz ze wzrostem stężenia p-synefryny w roztworze próbnika redoks, w którym zanurzona była elektroda pokryta wyekstrahowaną warstwą MIP-u, luki były ponownie obsadzane przez cząsteczki analitu. Przez to dyfuzja próbnika redoks była coraz bardziej utrudniona i prąd piku DPV był coraz niższy (krzywe 1-6, Fig. 3a).
W pomiarach DPV, względne zmiany prądu piku były proporcjonalne do zmian stężenia p- synefryny w roztworze w zakresie od 0,10 do 0,99 μΜ (Fig. 3b) a równanie regresji liniowej opisujące tę zależność ma postać (/dpv,o - /dpv,s)//dpv,o = 11,83x10’2 + 3,21x10’4 c/nM, gdzie c oznacza stężenie psynefryny w roztworze, (/dpv,o - /dpv,s)//dpv,o to względna zmiana prądu piku DPV dla wyekstrahowanej warstwy MIP-u a /dpv,o i /dpv,s to, odpowiednio, prąd piku w nieobecności i obecności analitu lub substancji przeszkadzającej. Współczynnik korelacji wynosił 0,979, a granica wykrywalności - 7,22 pM, przy stosunku sygnału do szumu, S/N = 3.
Współczynniki selektywności względem kreatyniny, adrenaliny, mocznika i glukozy wynosiły, odpowiednio, 2,08, 2,63, 2,05 i 2,46, zaś pozorny współczynnik wdrukowania wynosił, IF = 2,4 (Fig. 3b). Wyznaczone parametry analityczne wytworzonego chemoczujnika MlP-owego wskazują, że monomery funkcyjne i ich stężenie w roztworze do polimeryzacji zostały dobrane właściwie. Dzięki temu wdrukowanie molekularne p-synefryny było skuteczne.
5. Wnioski
Wyniki modelowania komputerowego wykazały, że kompleks pre-polimeryzacyjny p-synefryny z wybranym monomerem funkcyjnym jest trwały. Wskazuje na to wysoki ujemny przyrost entalpii swobodnej towarzyszący tworzeniu tego kompleksu, obliczony za pomocą modelowania kwantowo-chemicznego.
Elektropolimeryzacja potencjodynamiczna okazała się bardzo dogodna do osadzenia warstwy MIP-u z wdrukowanym szablonem, p-synefryną. Wytworzony chemoczujnik umożliwił selektywne oznaczanie analitu w zakresie stężeń od 0,10 do 0,99 μΜ z zastosowaniem DPV w obecności w badanym roztworze próbnika redoks, K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6].

Claims (6)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Polimer wdrukowany molekularnie (MIP) w postaci warstwy, zastosowany jako jednostka rozpoznająca w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego oznaczania p-synefryny, znamienny tym, że stanowi go polimer wytworzony z zastosowaniem p-synefryny jako szablonu, zawierający kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy jako monomer funkcyjny i 2,3'-bitiofen jako monomer sieciujący.
  2. 2. Sposób otrzymywania molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u) rozpoznającego p-synefrynę, zdefiniowanego w zastrz. 1, metodą wdrukowania molekularnego, w postaci warstwy, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy, gdzie (a) otrzymuje się warstwę MIP-u z użyciem roztworu do elektropolimeryzacji zawierającego roztwór p-synefryny (szablon), kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego (monomer funkcyjny), 2,3'-bitiofenu (monomer sieciujący), w stosunku molowym od 1:1:1 do 1:100:100, korzystnie 1:3:30, w acetonitrylu, w obecności 0,1 M chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego jako elektrolitu podstawowego, który (b) osadza się w postaci warstwy na powierzchni elektrod, korzystnie platynowych elektrodach dyskowych, za pomocą elektropolimeryzacji w warunkach potencjodynamicznych, w zakresie potencjałów od -2,0 V do 2,0 V vs Ag/AgCI, korzystnie od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI, z szybkością zmiany potencjału od 5 do 500 mV/s, korzystnie 50 mV/s, lub w warunkach potencjostatycznych w zakresie potencjałów od -2,0 V do 2,0 V vs Ag/AgCI, z wytworzeniem warstwy MIP-u z wdrukowanym molekularnie szablonem, a następnie (c) usuwa się ten szablon (p-synefrynę) z osadzonej warstwy MIP-u za pomocą 0,1 M NaOH w temperaturze pokojowej, 20 ± 1°C, i otrzymuje warstwę MIP-u selektywnego względem p-synefryny.
  3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że osadzanie w etapie (b) prowadzi się w 1 do 1000 cykli prądowo-potencjałowych, korzystnie w 5 cyklach.
    PL 233 295 B1
  4. 4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że usuwanie w etapie (c) szablonu prowadzi się od 10 minut do 10 godzin, korzystnie przez 1 godzinę.
  5. 5. Zastosowanie molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u) w postaci warstwy określonej w zastrz. 1 jako jednostki rozpoznającej analit, w tym p-synefrynę, w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego wykrywania i/lub oznaczania analitów, zarówno w próbkach syntetycznych jak i biologicznych.
  6. 6. Zastosowanie według zastrz. 5, znamienne tym, że pozwala na prowadzenie pomiarów elektrochemicznych z dodatkiem, do roztworu badanego, próbnika redoks, korzystnie K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6].
PL422854A 2017-09-15 2017-09-15 Polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie PL233295B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL422854A PL233295B1 (pl) 2017-09-15 2017-09-15 Polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL422854A PL233295B1 (pl) 2017-09-15 2017-09-15 Polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL422854A1 PL422854A1 (pl) 2019-03-25
PL233295B1 true PL233295B1 (pl) 2019-09-30

Family

ID=65799946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL422854A PL233295B1 (pl) 2017-09-15 2017-09-15 Polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL233295B1 (pl)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL220926B1 (pl) * 2012-02-29 2016-01-29 Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Pochodne tiofenu, molekularnie wdrukowany polimer zawierający spolimeryzowaną pochodną tiofenu i zastosowanie tego polimeru do selektywnego oznaczania i kontrolowanego uwalniania adenozyno-5'-trifosforanu (ATP)
PL227055B1 (pl) * 2014-11-03 2017-10-31 Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Nowy przewodzacy polimer bisbitiofenowy molekularnie wdrukowany zapomoca białka, wtym ludzkiej albuminy, sposób jego przygotowania ijego zastosowanie
PL227054B1 (pl) * 2014-11-03 2017-10-31 Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk Nowy przewodzacy polimer bisbitiofenowy, wdrukowany molekularnie zapomoca neopteryny, isposób jego przygotowania oraz zastosowanie tego polimeru jako warstwy rozpoznajacej czujnika chemicznego doselektywnego wykrywania i/lub oznaczania neopteryny

Also Published As

Publication number Publication date
PL422854A1 (pl) 2019-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Florea et al. Electrochemical sensing of cocaine in real samples based on electrodeposited biomimetic affinity ligands
Yang et al. Molecularly imprinted polymer-decorated signal on-off ratiometric electrochemical sensor for selective and robust dopamine detection
Alizadeh et al. Graphene/graphite paste electrode incorporated with molecularly imprinted polymer nanoparticles as a novel sensor for differential pulse voltammetry determination of fluoxetine
Ribeiro et al. Electrochemical detection of cardiac biomarker myoglobin using polyphenol as imprinted polymer receptor
Liu et al. Electrochemical sensor based on a poly (para-aminobenzoic acid) film modified glassy carbon electrode for the determination of melamine in milk
Aghaei et al. A novel capacitive biosensor for cholesterol assay that uses an electropolymerized molecularly imprinted polymer
Piletsky et al. Electrochemical sensors based on molecularly imprinted polymers
Li et al. Molecularly imprinted polymer-based sensors for atrazine detection by electropolymerization of o-phenylenediamine
Zheng et al. Development of a selective electrochemical microsensor based on molecularly imprinted polydopamine/ZIF-67/laser-induced graphene for point-of-care determination of 3-nitrotyrosine
Wang et al. A bifunctional electrochemical sensor for simultaneous determination of electroactive and non-electroactive analytes: a universal yet very effective platform serving therapeutic drug monitoring
Lisak et al. Textile-based sampling for potentiometric determination of ions
Mugo et al. A biomimetric lactate imprinted smart polymers as capacitive sweat sensors
Lach et al. “Gate effect” in p-synephrine electrochemical sensing with a molecularly imprinted polymer and redox probes
Pietrzyk et al. Molecularly imprinted poly [bis (2, 2′-bithienyl) methane] film with built-in molecular recognition sites for a piezoelectric microgravimetry chemosensor for selective determination of dopamine
Li et al. A novel sensitive and selective electrochemical sensor based on molecularly imprinted polymer on a nanoporous gold leaf modified electrode for warfarin sodium determination
Pellicer et al. Using a portable device based on a screen-printed sensor modified with a molecularly imprinted polymer for the determination of the insecticide fenitrothion in forest samples
CN102749367B (zh) 氰戊菊酯分子印迹传感器及制备方法和检测方法
Wang et al. A highly sensitive molecularly-imprinted electrochemical sensor based on a conducting PEDOT/SA hydrogel for the detection of cortisol with exceptional antifouling properties
Beluomini et al. Tailor-made 3D-nanoelectrode ensembles modified with molecularly imprinted poly (o-phenylenediamine) for the sensitive detection of L-arabitol
Li et al. A sensitive non-enzyme sensing platform for glucose based on boronic acid–diol binding
Kong et al. Electrochemical sensor based on a bilayer of PPY–MWCNTs–BiCoPc composite and molecularly imprinted P o AP for sensitive recognition and determination of metolcarb
PL233295B1 (pl) Polimer wdrukowany molekularnie za pomocą p-synefryny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie
Mashat et al. Development of non-enzymatic screen-printed carbon electrode sensor for glucose using cyclic voltammetry
Lakshmi et al. Development of Uric Acid Sensor Based on Molecularly Imprinted Polymer‐Modified Hanging Mercury Drop Electrode
Botta et al. Integrated architectures of electrodes and flexible porous substrates for point-of-care testing