PL238793B1 - Molecularly imprinted polymer with inbuilt redox sampler and salt that provides counterions and the selective chemical sensor for electrochemical marking of selected analytes with a layer of the molecularly imprinted polymer as the recognizing unit - Google Patents
Molecularly imprinted polymer with inbuilt redox sampler and salt that provides counterions and the selective chemical sensor for electrochemical marking of selected analytes with a layer of the molecularly imprinted polymer as the recognizing unit Download PDFInfo
- Publication number
- PL238793B1 PL238793B1 PL422855A PL42285517A PL238793B1 PL 238793 B1 PL238793 B1 PL 238793B1 PL 422855 A PL422855 A PL 422855A PL 42285517 A PL42285517 A PL 42285517A PL 238793 B1 PL238793 B1 PL 238793B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- mip
- synephrine
- layer
- acid
- template
- Prior art date
Links
- 229920000344 molecularly imprinted polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 94
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 title description 9
- YRCWQPVGYLYSOX-UHFFFAOYSA-N synephrine Chemical compound CNCC(O)C1=CC=C(O)C=C1 YRCWQPVGYLYSOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 108
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229960003684 oxedrine Drugs 0.000 claims abstract description 54
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims abstract description 26
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 24
- -1 4-ferrocenebenzaldehyde Chemical compound 0.000 claims abstract description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 239000012085 test solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims abstract description 3
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000835 electrochemical detection Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 35
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 12
- CDDFFMJAOKTPRF-UHFFFAOYSA-M tetrabutylazanium;chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC CDDFFMJAOKTPRF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 10
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 125000004424 polypyridyl Polymers 0.000 claims description 3
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims description 3
- HLCPWBZNUKCSBN-UHFFFAOYSA-N 2-aminobenzonitrile Chemical compound NC1=CC=CC=C1C#N HLCPWBZNUKCSBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 10
- OHZAHWOAMVVGEL-UHFFFAOYSA-N 2,2'-bithiophene Chemical compound C1=CSC(C=2SC=CC=2)=C1 OHZAHWOAMVVGEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 description 27
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 12
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 5
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N ammonium thiocyanate Chemical compound [NH4+].[S-]C#N SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N benzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1 HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 4
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 3
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 4-bromo-1,1,1-trifluorobutane Chemical compound FC(F)(F)CCCBr DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCTWMZQNUQWSLP-UHFFFAOYSA-N adrenaline Chemical compound CNCC(O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 UCTWMZQNUQWSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000012954 diazonium Substances 0.000 description 2
- 150000001989 diazonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 2
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Substances CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 2
- QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N para-ethylbenzaldehyde Natural products CCC1=CC=C(C=O)C=C1 QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- YBAZINRZQSAIAY-UHFFFAOYSA-N 4-aminobenzonitrile Chemical compound NC1=CC=C(C#N)C=C1 YBAZINRZQSAIAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZYMOXWFDNHCIM-UHFFFAOYSA-N C.C1=CSC(C=2SC=CC=2)=C1.C1=CSC(C=2SC=CC=2)=C1 Chemical class C.C1=CSC(C=2SC=CC=2)=C1.C1=CSC(C=2SC=CC=2)=C1 RZYMOXWFDNHCIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 102000008100 Human Serum Albumin Human genes 0.000 description 1
- 108091006905 Human Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical class [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002081 enamines Chemical class 0.000 description 1
- RDYMFSUJUZBWLH-UHFFFAOYSA-N endosulfan Chemical compound C12COS(=O)OCC2C2(Cl)C(Cl)=C(Cl)C1(Cl)C2(Cl)Cl RDYMFSUJUZBWLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000000515 polarization modulation infrared reflection--adsorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AWDBHOZBRXWRKS-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;iron(6+);hexacyanide Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[Fe+6].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] AWDBHOZBRXWRKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest nowy monomer jako próbnik redoks stanowiący p-[bis(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]-ferrocenobenzen i sposób jego wytwarzania, polegający na tym, że 4-ferrocenobenzaldehyd jako związek wyjściowy poddaje się reakcji z 2,2'-bitiofenem w glikolu etylenowym w obecności kwasu nadchorowego(VII), w atmosferze azotu i w temperaturze pomiędzy -100 a 100°C, korzystnie 60°C, z wytworzeniem p-[bis(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]-ferrocenobenzenu. Ponadto zgłoszenie obejmuje polimer wdrukowany molekularnie (MIP), w postaci warstwy jako jednostki rozpoznającej selektywnego chemoczujnika do elektrochemicznego oznaczania wybranych analitów, uprzednio zastosowanych jako szablony, zwłaszcza p-synefryna, z wbudowanym próbnikiem redoks. Przedmiotem zgłoszenia jest także sposób wytwarzania molekularnie wydrukowanego polimeru (MIP-u), a także jego zastosowanie, w którym przedmiotowy polimer (MIP-u) występuje w postaci warstwy jako jednostki rozpoznającej wybrane anality, zwłaszcza p-synefrynę, w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego ich wykrywania i/lub oznaczania, zarówno w syntetycznych jak i biologicznych próbkach pochodzenia ludzkiego i zwierzęcego, korzystnie w nieobecności zewnętrznego próbnika redoks w roztworze badanym.The subject of the application is a new monomer as a redox sampler consisting of p-[bis(2,2'-bitien-5-yl)methyl]-ferrocenobenzene and a method for its preparation, consisting in reacting 4-ferrocenebenzaldehyde as a starting compound with 2 ,2'-bithiophene in ethylene glycol in the presence of perchoric acid(VII), under a nitrogen atmosphere and at a temperature between -100 and 100°C, preferably 60°C, to obtain p-[bis(2,2'-bitiene-5- yl)methyl]-ferrocenebenzene. Moreover, the application covers a molecularly imprinted polymer (MIP), in the form of a layer as a recognition unit of a selective chemosensor for the electrochemical determination of selected analytes, previously used as templates, especially p-synephrine, with a built-in redox probe. The subject of the application is also a method of producing a molecularly printed polymer (MIP), as well as its application, in which the polymer in question (MIP) appears in the form of a layer as a unit recognizing selected analytes, especially p-synephrine, in a selective chemosensor for their electrochemical detection and/or determination in both synthetic and biological samples of human and animal origin, preferably in the absence of an external redox sampler in the test solution.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest molekularnie wdrukowany polimer (ang. molecularly imprinted polymer, MIP) z wbudowanym kowalencyjnie próbnikiem redoks, selektywny chemoczujnik do elektrochemicznego oznaczania wybranych analitów z warstwą polimeru wdrukowanego molekularnie jako jednostką rozpoznającą oraz nowy monomer stanowiący p-[bis(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen i sposób wytwarzania tego monomeru.The subject of the invention is a molecularly imprinted polymer (MIP) with a covalently embedded redox probe, a selective chemosensor for electrochemical determination of selected analytes with a layer of molecularly imprinted polymer as the recognition unit and a new monomer constituting p- [bis (2,2'- bitien-5-yl) methyl] ferrocenobenzene and a method for producing the monomer.
MlP-y stanowią znakomity przykład inteligentnych materiałów naśladujących rozpoznawanie biologiczne. Znalazły one zastosowanie, m.in. do budowy chemoczujników, w postaci selektywnych warstw rozpoznających (Cieplak, M.; Kutner, W., Artificial biosensors: How can molecular imprinting mimic biorecognition? Trends Biotechnol. 2016, 34, 922-941.). Chemoczujniki z tymi warstwami wykazują parametry analityczne (czułość, selektywność, dolna granica wykrywalności, itd.) niewiele ustępujące biosensorom, ale przewyższają te drugie pod względem łatwości wykonania i kosztów wytwarzania oraz trwałości i odporności na warunki zewnętrzne, takie jak podwyższona temperatura, kwasowe lub zasadowe środowisko, czy też obecność rozpuszczalników organicznych.MLPs are an excellent example of intelligent materials that mimic biological recognition. They have found application, incl. for the construction of chemosensors in the form of selective recognition layers (Cieplak, M .; Kutner, W., Artificial biosensors: How can molecular imprinting mimic biorecognition? Trends Biotechnol. 2016, 34, 922-941.). Chemosensors with these layers show analytical parameters (sensitivity, selectivity, lower limit of detection, etc.) slightly inferior to biosensors, but they exceed the latter in terms of ease of implementation and production costs, as well as durability and resistance to external conditions such as elevated temperature, acidic or alkaline the environment, or the presence of organic solvents.
W przypadku elektrochemicznego oznaczania analitów, które są elektronieaktywne, stosuje się zewnętrzny względem MlP-u, tj. rozpuszczony w roztworze badanym, próbnik redoks, np., heksacyjanożelazian(ll) potasu. Najprawdopodobniej wiązanie cząsteczek analitu wewnątrz warstwy MIP-u powoduje pęcznienie tego polimeru i przez to zamyka pory w polimerze (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). W wyniku tego pęcznienia dyfuzja próbnika redoks przez warstwę MIP-u do powierzchni elektrody jest utrudniona, co prowadzi do obniżenia faradajowskiego prądu tego próbnika. Jednakże w przypadku elektrod pokrytych warstwami przewodzących MlP-ów proponowany mechanizm zdaje się być niewłaściwy, np. widma elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (ang. electrochemical impedance spectroscopy, EIS) zarejestrowane w trakcie naszych poprzednich badań wskazują, że wiązanie cząsteczek analitu we wdrukowanym politiofenie wcale nie blokuje dyfuzji cząsteczek próbnika redoks do powierzchni elektrody, a zmienia opór przeniesienia ładunku w reakcji elektrodowej (Cieplak, M.; Szwabinska, K.; Sosnowska, M.; Bikram, K. C. C; Borowicz, P.; Noworyta, K.; D'Souza, F.; Kutner, W., Selective electrochemical sensing of human serum albumin by semi-covalent molecular imprinting. Biosens. Bioelectron. 2015, 74, 960-966 oraz Huynh, T. P.; Bikram, K. C. C; Lisowski, W.; D'Souza, F.; Kutner, W., Molecularly imprinted polymer of bis (2,2'-bithienyl)methanes for selective determination of adrenaline. Bioelectrochemistry 2013, 93, 37-45).For the electrochemical determination of analytes that are electron-active, a redox probe external to the MIP, i.e. dissolved in the test solution, is used, e.g., potassium hexacyanoferrate (II). Most likely, the binding of the analyte molecules inside the MIP layer causes the polymer to swell and thus closes the pores in the polymer (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). As a result of this swelling, diffusion of the redox probe through the MIP layer to the electrode surface is hindered, which leads to a reduction of the Faraday probe current. However, in the case of electrodes covered with layers of conductive MIPs, the proposed mechanism seems to be inappropriate, e.g. electrochemical impedance spectroscopy (EIS) spectra recorded in our previous research indicate that the binding of analyte molecules in the imprinted polythiophene does not block it at all. diffusion of redox probe molecules to the electrode surface, and changes the charge transfer resistance in the electrode reaction (Cieplak, M .; Szwabinska, K .; Sosnowska, M .; Bikram, KC C; Borowicz, P .; Noworyta, K .; D'Souza , F .; Kutner, W., Selective electrochemical sensing of human serum albumin by semi-covalent molecular imprinting. Biosens. Bioelectron. 2015, 74, 960-966 and Huynh, TP; Bikram, KC C; Lisowski, W .; D 'Souza, F .; Kutner, W., Molecularly imprinted polymer of bis (2,2'-bithienyl) methanes for selective determination of adrenaline. Bioelectrochemistry 2013, 93, 37-45).
Na tej podstawie można wywnioskować, iż możliwe jest kowalencyjne unieruchomienie próbnika redoks wewnątrz warstwy MIP. Umożliwiłoby to prowadzenie pomiarów bez konieczności dodawania próbnika redoks do roztworu badanego, co znacznie ułatwiałoby przygotowanie próbek do oznaczeń.On this basis, it can be concluded that it is possible to covalently fix the redox probe inside the MIP layer. This would make it possible to carry out measurements without the need to add a redox probe to the test solution, which would greatly facilitate the preparation of samples for determinations.
Jak do tej pory podjęto próby unieruchomienia próbnika redoks, ferrocenu, wewnątrz molekularnie wdrukowanych polimerów akrylowych za pomocą polimeryzacji wolnorodnikowej przez dodanie do mieszaniny polimeryzacyjnej monomerów zawierających ferrocen (Mazzotta, E.; Turco, A.; Chianella, I.; Guerreiro, A.; Piletsky, S. A.; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Sens. Actuators B-Chem. 2016, 229, 174-180 oraz Udomsap, D.; Branger, C.; Culioli, G.; Dollet, P.; Brisset, H., A versatile electrochemical sensing receptor based on a molecularly imprinted polymer. Chem. Commun. 2014, 50, 7488-7491). Polimery te były usieciowane za pomocą dimetakrylanu glikolu etylenowego (ang. ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA) a skop olimeryzowane pochodne ferrocenu stanowił winyloferrocen (Mazzotta, E.; Turco, A.; Chianella, I.; Guerreiro, A.; Piletsky, S. A.; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Sens. Actuators B-Chem. 2016, 229, 174-180 oraz Udomsap, D.; Branger, C.; Culioli, G.; Dollet, P.; Brisset, H., A versatile electrochemical sensing receptor based on a molecularly imprinted polymer. Chem. Commun. 2014, 50, 7488-7491) lub metakrylan ferrocenometylu (Mazzotta, E.; Turco, A.; Chianella, I.; Guerreiro, A.; Piletsky, S. A.; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Sens. Actuators B-Chem. 2016, 229, 174-180). Polimery te, w postaci mikro- lub nanocząstek, były przygotowane za pomocą polimeryzacji wolnorodnikowej. Następnie te mikro-/nanocząstki zostały osadzone na powierzchni elektrod z węgla szklistego (Mazzotta, E.; Turco, A.; Chianella, I.; Guerreiro,So far, attempts have been made to immobilize the redox probe, ferrocene, inside molecularly imprinted acrylic polymers by free radical polymerization by adding ferrocene-containing monomers to the polymerization mixture (Mazzotta, E .; Turco, A .; Chianella, I .; Guerreiro, A .; Piletsky, SA; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Sens. Actuators B-Chem. 2016, 229, 174-180 and Udomsap, D .; Branger, C .; Culioli, G .; Dollet, P .; Brisset, H., A versatile electrochemical sensing receptor based on a molecularly imprinted polymer. Chem. Commun. 2014, 50, 7488-7491). These polymers were cross-linked with ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) and the polymerized ferrocene derivative was vinyl ferrocene (Mazzotta, E .; Turco, A .; Chianella, I .; Guerreiro, A .; Piletsky, SA; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Sens. Actuators B-Chem. 2016, 229, 174-180 and Udomsap, D .; Branger, C. ; Culioli, G .; Dollet, P .; Brisset, H., A versatile electrochemical sensing receptor based on a molecularly imprinted polymer. Chem. Commun. 2014, 50, 7488-7491) or ferrocenomethyl methacrylate (Mazzotta, E .; Turco , A .; Chianella, I .; Guerreiro, A .; Piletsky, SA; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Sens. Actuators B-Chem . 2016, 229, 174-180). These polymers, in the form of micro- or nanoparticles, were prepared by free radical polymerization. Then these micro / nanoparticles were deposited on the surface of glassy carbon electrodes (Mazzotta, E .; Turco, A .; Chianella, I .; Guerreiro,
PL 238 793 B1PL 238 793 B1
A.; Piletsky, S. A.; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Sens. Actuators B-Chem. 2016, 229, 174-180) lub wewnątrz elektrody z pasty węglowej (Udomsap, D.; Branger, C.; Culioli, G.; Dollet, P.; Brisset, H., A versatile electrochemical sensing receptor based on a molecularly imprinted polymer. Chem. Commun. 2014, 50, 7488-7491). W żadnym z tych przypadków mechanizm działania czujników nie został dokładnie wyjaśniony. Autorzy spekulują, że zmiana prądu utlenienia ferrocenu może wynikać z tworzenia kompleksu ferrocen-analit lub z blokowania dyfuzji przeciwjonów, ale żaden z tych mechanizmów nie został potwierdzony. Można także przypuszczać, że obserwowane jest utlenienie tylko tych grup ferrocenowych, które znajdują się w bezpośrednim kontakcie z powierzchnią elektrody. Prawdopodobnie jest to przyczyną niezadawalających parametrów analitycznych tych czujników.AND.; Piletsky, S. A .; Malitesta, C., Solid-phase synthesis of electroactive nanoparticles of molecularly imprinted polymers. A novel platform for indirect electrochemical sensing applications. Meaning. Actuators B-Chem. 2016, 229, 174-180) or inside a carbon paste electrode (Udomsap, D .; Branger, C .; Culioli, G .; Dollet, P .; Brisset, H., A versatile electrochemical sensing receptor based on a molecularly imprinted polymer. Chem. Commun. 2014, 50, 7488-7491). In neither of these cases was the mechanism of the sensors fully elucidated. The authors speculate that the change in ferrocene oxidation current may be due to the formation of the ferrocene-analyte complex or the blocking of counter-ion diffusion, but neither of these mechanisms has been confirmed. It can also be assumed that only those ferrocene groups that are in direct contact with the electrode surface are oxidized. This is probably the reason for the unsatisfactory analytical parameters of these sensors.
Celem obecnego wynalazku jest sposób syntezy i osadzania na powierzchni elektrody, za pomocą elektropolimeryzacji w warunkach potencjodynamicznych, MlP-u selektywnego względem wybranych analitów oraz zastosowanie tak pokrytej elektrody do selektywnego elektrochemicznego ich oznaczania. Przykładowym szablonem/analitem wybranym do zilustrowania działania wynalazku jest p- synefryna. Polimer molekularnie wdrukowany za pomocą p- synefryny i wykorzystujący go selektywny chemoczujnik są przedmiotem poprzedniego wynalazku o nr P.422854.The object of the present invention is a method of synthesizing and depositing on an electrode surface, by means of electropolymerization under potentiodynamic conditions, of a MLP selective for selected analytes and the use of an electrode coated in this way for their selective electrochemical determination. An exemplary template / analyte selected to illustrate the operation of the invention is p-synephrine. A polymer molecularly imprinted with p-synephrine and a selective chemosensor using it are the subject of the previous invention No. P.422854.
Obecny wynalazek obejmuje nowy monomer jako próbnik redoks stanowiący p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]-ferrocenobenzen.The present invention includes a new redox probe monomer p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] -ferrocenobenzene.
Wynalazek ponadto obejmuje sposób wytwarzania p-[bis(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenu określonego powyżej, charakteryzujący się tym, że 4-ferrocenobenzaldehyd jako związek wyjściowy poddaje się reakcji z 2,2'-bitiofenem w glikolu etylenowym w obecności kwasu nadchorowego(VII), w atmosferze azotu i w temperaturze pomiędzy -100 a 100°C, korzystnie 60°C, z wytworzeniem p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenu, Etap (c).The invention further comprises a process for the preparation of p- [bis (2,2'-bitieno-5-yl) methyl] ferrocenobenzene as defined above, characterized in that 4-ferrocenbenzaldehyde is reacted as a starting material with 2,2'-bitiophene in glycol ethylene in the presence of perioric acid (VII), under nitrogen atmosphere and at a temperature between -100 and 100 ° C, preferably 60 ° C, to form p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenobenzene, Step (c).
Korzystnie, w tym sposobie, najpierw wytwarza się 4-ferronobenzaldehyd w sposób, który obejmuje dwa następujące etapy:Preferably, in this process, 4-ferronobenzaldehyde is first prepared in a manner which comprises the following two steps:
(a) aminobenzonitryl poddaje się działaniu azotynu(lll) sodu w temperaturze pomiędzy -100 a 100°C, korzystnie 0°C, a następnie ferrocenu w obecności sproszkowanego metalu przejściowego jako katalizatora, korzystnie miedzi, w środowisku kwaśnym z wytworzeniem 4-ferrocenobenzonitrylu, potem (b) ten 4-ferrocenobenzonitryl poddaje się działaniu odczynnika redukującego, korzystnie DIBALH-u, i metanolu w bezwodnej i beztlenowej atmosferze z wytworzeniem 4-ferronobenzaldehydu.(a) the aminobenzonitrile is treated with sodium nitrite at a temperature between -100 and 100 ° C, preferably 0 ° C, followed by ferrocene in the presence of a powdered transition metal catalyst, preferably copper, in an acid medium to form 4-ferrocenobenzonitrile, then (b) this 4-ferrocene benzonitrile is treated with a reducing agent, preferably DIBALH, and methanol in an anhydrous and anaerobic atmosphere to give 4-ferronobenzaldehyde.
Korzystnie, w tym sposobie, wykonuje się kolejno Etapy (a) i (b) opisane wyżej, po czym stosuje się powyższy Etap (c).Preferably, in this process, Steps (a) and (b) as described above are carried out sequentially, followed by Step (c) above.
Wynalazek również obejmuje polimer wdrukowany molekularnie (MIP), w postaci warstwy jako jednostki rozpoznającej selektywnego chemoczujnika do elektrochemicznego oznaczania wybranych analitów, uprzednio zastosowanych jako szablony, zwłaszcza p- synefryna, z wbudowanym próbnikiem redoks, charakteryzujący się tym, że ten próbnik redoks jest wbudowany kowalencyjnie i pełni również rolę monomeru sieciującego a stanowi go skopolimeryzowany monomer funkcyjny posiadający w swojej strukturze podstawnik, który jest elektroaktywny, ale nie bierze udziału w polimeryzacji, najkorzystniej jest to p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen, a ponadto polimer ten zawiera lipofilowy przeciwjon wbudowany albo uwięziony wewnątrz tego polimeru, dostarczany przez sól metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych, najkorzystniej Li, K, Na, Ca, Mg, z mocnymi kwasami organicznymi, wybranymi spośród kwasów sulfonowych, kwasu chromopropinowego i kwasów tiosulfonowych, przy czym monomer funkcyjny stanowi kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy.The invention also includes a molecularly imprinted polymer (MIP) in the form of a layer as the recognition unit of a selective chemosensor for the electrochemical determination of selected analytes previously used as templates, in particular p-synephrine, with an integrated redox probe, characterized in that this redox probe is covalently embedded and also acts as a cross-linking monomer and is a co-polymerized functional monomer with a substituent in its structure that is electroactive but does not participate in polymerization, most preferably p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenebenzene, and the polymer further comprises a lipophilic counterion embedded in or trapped inside the polymer, provided by an alkali metal or alkaline earth metal salt, most preferably Li, K, Na, Ca, Mg, with strong organic acids selected from sulfonic acids, chromopropinic acid and thiosulfonic acids, the functional monomer being novel 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid.
Korzystnie, polimer według wynalazku, zawiera lipofilowy przeciwjon wbudowany poprzez uwięzienie wewnątrz tego polimeru, najkorzystniej dostarczany przez sól sodową kwasu chromopropinowego, która ulega unieruchomieniu w warstwie MIP-u podczas elektropolimeryzacji.Preferably, the polymer of the invention has a lipophilic counterion incorporated by entrapment within the polymer, most preferably provided by the sodium salt of chromopropinic acid, which becomes immobilized in the MIP layer during electropolymerization.
Korzystnie, polimer według wynalazku, zawiera lipofilowy przeciwjon wbudowany poprzez kopolimeryzację wewnątrz warstwy MIP-u podczas jej osadzania za pomocą elektropolimeryzacji, dostarczany najkorzystniej przez sól sodową kwasu tiofeno-2-metylo-sulfonowego.Preferably, the polymer of the invention has a lipophilic counterion incorporated by copolymerization inside the MIP layer during its deposition by electropolymerization, most preferably provided by sodium thiophene-2-methylsulfonic acid.
Wynalazek ponadto obejmuje sposób wytwarzania molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u) rozpoznającego wybrane anality, zwłaszcza p-synefrynę, metodą wdrukowania molekularnego, w postaci warstwy z wbudowanym próbnikiem redoks i przeciwjonem, w warunkach potencjodynamicznych lub potencjostatycznych, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy, w którychThe invention further comprises a method of producing a molecularly imprinted polymer (MIP) recognizing selected analytes, in particular p-synephrine, by molecular imprinting in the form of a layer with an integrated redox probe and a counter-ion under potentiodynamic or potentiostatic conditions, characterized in that it comprises the following steps , in which
PL 238 793 B1 (a) otrzymuje się warstwę MIP-u z użyciem roztworu do elektropolimeryzacji zawierającego wybrany analit jako związek pełniący rolę szablonu, kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy jako monomer funkcyjny zdolny do kompleksowania tegoż szablonu oraz związek pełniący rolę zarówno monomeru sieciującego jak i wewnętrznego próbnika redoks, oraz lipofilowy przeciwjon, który dostarczany jest przez sól metali alkalicznych lub sól metali ziem alkalicznych, najkorzystniej Li, K, Na, Ca, Mg, z mocnymi kwasami organicznymi, wybranymi spośród kwasów sulfonowych, kwasu chromopropinowego i kwasów tiosulfonowych, w rozpuszczalniku aprotycznym, korzystnie acetonitrylu, w obecności elektrolitu podstawowego, korzystnie chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego, przy czym roztwór do elektropolimeryzacji zawiera szablon, monomer funkcyjny, monomer sieciujący/wewnętrzny próbnik redoks i lipofilowy przeciwjon o stosunku molowym w zakresie od 1 : 1:1: 1 do 1 : 5 : 30 : 30; roztwór ten jest 0,1 M względem chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego (elektrolitu podstawowego), (b) warstwy MIP-u osadza się na powierzchni elektrod, korzystnie platynowych elektrod dyskowych, za pomocą elektropolimeryzacji w warunkach potencjodynamicznych, w zakresie potencjałów od -2,0 do 2,0 V vs Ag/AgCI, korzystnie od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI, z szybkością zmian potencjału od 5 do 1000 mV/s, korzystnie 50 mV/s, lub potencjostatycznych w zakresie potencjałów od -2,0 do 2,0 V vs Ag/AgCI, z wytworzeniem warstwy MIP-u z wdrukowanym molekularnie szablonem, a następnie (c) szablon ten usuwa się z osadzonej warstwy MIP-u poprzez ekstrakcję w 0,1 M NaOH i otrzymuje warstwę MIP-u selektywnego względem wybranego analitu.(A) a MIP layer is prepared using an electropolymerization solution containing the selected analyte as template compound, 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid as a functional monomer capable of complexing the template, and the compound acting as template compound. of both the crosslinking monomer and the internal redox probe, and the lipophilic counterion which is provided by an alkali metal or alkaline earth metal salt, most preferably Li, K, Na, Ca, Mg, with strong organic acids selected from sulfonic acids, chromopropinic acid and thiosulfonic acids, in an aprotic solvent, preferably acetonitrile, in the presence of a base electrolyte, preferably tetrabutylammonium chlorate (VII), the electropolymerization solution comprising a template, a functional monomer, a cross-linking monomer / internal redox probe and a lipophilic counterion with a molar ratio ranging from 1: 1: 1: 1 to 1: 5: 30:30; this solution is 0.1 M in relation to tetrabutylammonium chlorate (VII) (base electrolyte), (b) MIP layers are deposited on the surface of the electrodes, preferably platinum disc electrodes, by means of electropolymerization under potentiodynamic conditions, in the potential range from -2, 0 to 2.0 V vs Ag / AgCI, preferably from 0 to 1.30 V vs Ag / AgCI, with a potential change rate from 5 to 1000 mV / s, preferably 50 mV / s, or potentiostatic in the potential range from -2 , 0 to 2.0 V vs Ag / AgCI, to form a MIP layer with a molecularly imprinted template, and then (c) this template is removed from the deposited MIP layer by extraction in 0.1 M NaOH to obtain a MIP layer u selective for the selected analyte.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, jako szablon, stanowiący analit, stosuje się składnik do wykrywania i/lub oznaczania w analizowanej próbce wybrany spośród atomów pierwiastka chemicznego, cząsteczek związków, jonów, rodników, najkorzystniej stosuje się p- synefrynę.Preferably, in the method according to the invention, as an analyte template, a component for detecting and / or determining in the analyzed sample is used selected from atoms of a chemical element, molecules of compounds, ions, radicals, most preferably p-synephrine.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, w Etapie (a) stosuje się p- synefrynę jako szablon (jako szablon uprzednio służy sam analit), kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy jako monomer funkcyjny zdolny do kompleksowania tegoż szablonu, p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen jako zarówno monomer sieciujący jak i wewnętrzny próbnik redoks.Preferably, in the process according to the invention, in Step (a), p-synephrine is used as a template (the analyte itself serves as a template previously), 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid as a functional monomer capable of complexing the template, p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenebenzene as both crosslinking monomer and internal redox probe.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku w Etapie (a) stosuje się sól kwasu chromopropinowego albo sól kwasu tiofeno-2-metylosulfonowego jako lipofilowy przeciwjon, najkorzystniej te sole to sole sodowe.Preferably, in the process of the invention in Step (a), a salt of chromopropinic acid or a salt of thiophene-2-methylsulfonic acid is used as lipophilic counterion, most preferably these salts are sodium salts.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku w Etapie (a) stosuje się roztwór do elektropolimeryzacji zawierający szablon, monomer funkcyjny, monomer sieciujący/wewnętrzny próbnik redoks i lipofilowy przeciwjon o stosunku molowym w zakresie od 1 : 3 :12,5 : 6,25 w przypadku soli sodowej kwasu chromopropinowego albo 1 : 3 : 10 : 10 w przypadku soli sodowej kwasu tiofeno-2-metylosulfonowego.Preferably, in the process of the invention in Step (a) an electropolymerization solution containing a template, a functional monomer, a crosslinking monomer / internal redox probe and a lipophilic counterion with a molar ratio ranging from 1: 3: 12.5: 6.25 for The sodium salt of chromopropinic acid, or 1: 3: 10: 10 in the case of sodium thiophene-2-methylsulfonic acid.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku, w Etapie (a) jako próbniki redoks stosuje się polipirydylowe kompleksy Ru, Fr, Ir, Os, Mo, Co, W, a najkorzystniej p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen.Preferably, the polypyridyl complexes Ru, Fr, Ir, Os, Mo, Co, W, and most preferably p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) are used as redox probes in the process of the invention in Step (a). ) methyl] ferrocene benzene.
Wynalazek obejmuje też zastosowanie molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u), określonego wyżej, w postaci warstwy jako jednostki rozpoznającej wybrane anality, zwłaszcza p- synefrynę, w selektywnym chemoczujniku do elektrochemicznego ich wykrywania i/lub oznaczania, zarówno w syntetycznych jak i biologicznych próbkach pochodzenia ludzkiego i zwierzęcego.The invention also covers the use of a molecularly imprinted polymer (MIP) as defined above in the form of a layer as a recognition unit for selected analytes, especially p-synephrine, in a selective chemosensor for their electrochemical detection and / or determination, both in synthetic and biological samples of origin. human and animal.
Korzystnie, zastosowanie według wynalazku, pozwala na prowadzenie oznaczeń elektrochemicznych w nieobecności (tj. bez) zewnętrznego próbnika redoks w roztworze badanym, w obecności wewnętrznego lipofilowego przeciwjonu, który jest wbudowany w MIP kowalencyjnie lub fizycznie uwięziony wewnątrz tego MIP-u, określonego powyżej.Advantageously, the use according to the invention allows electrochemical determinations to be carried out in the absence (i.e., no) of an external redox probe in the test solution, in the presence of an internal lipophilic counterion that is incorporated into the MIP either covalently or physically trapped within said MIP as defined above.
Wspomniany wyżej MIP został przygotowany w podobny sposób jak w poprzednim wynalazku z tą różnicą, że zamiast 2,3'-bitiofenu (monomeru sieciującego) zastosowano nowy, specjalnie w tym celu zaprojektowany monomer - p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen (Przykład 1). Monomer ten pełnił rolę zarówno monomeru sieciującego, za pomocą swojej części bisbitiofenowej, jak i wewnętrznego próbnika redoks, za pomocą swojego podstawnika ferrocenowego (Przykłady 2, 3 i 4). Monomer ten został zsyntetyzowany zgodnie z Przykładem 1. Tak zmodyfikowane elektrody zostały zastosowane do elektrochemicznych oznaczeń p-synefryny w nieobecności zewnętrznych próbników redoks (Przykłady 2, 3 i 4).The above-mentioned MIP was prepared in a similar way as in the previous invention with the difference that instead of 2,3'-bitiophene (crosslinking monomer) a new, specially designed monomer - p- [bis (2,2'-bitieno- 5-yl) methyl] ferrocenbenzene (Example 1). This monomer acted as both a cross-linking monomer with its bisbitiophene portion and an internal redox probe with its ferrocene substituent (Examples 2, 3 and 4). This monomer was synthesized according to Example 1. The electrodes thus modified were used for electrochemical determinations of p-synephrine in the absence of external redox probes (Examples 2, 3 and 4).
Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnych przykładach wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:The invention will now be illustrated in more detail in the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings in which:
PL 238 793 B1PL 238 793 B1
Fig. 1 przedstawia ogólny schemat działania elektrochemicznego czujnika z elektrodą pokrytą warstwą rozpoznającą MIP-u z zastosowaniem (a) zewnętrznego i (b) wewnętrznego próbnika redoks oraz (c) analityczny sygnał DPV,Figure 1 shows a general diagram of the operation of an electrochemical sensor with an electrode covered with a recognition layer of MIP using (a) an external and (b) an internal redox probe and (c) an analytical DPV signal,
Fig. 2 przedstawia wzory strukturalne (a) p-synefryny, (b) kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego, (c) p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenu, (d) soli sodowej kwasu chromopropinowego, (e) soli sodowej kwasu tiofeno-2-metylosulfonowego i (f) proponowana struktura kompleksu p-synefryny z trzema cząsteczkami kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego (taka sama jak w wynalazku nr P.422854),Fig. 2 shows the structural formulas of (a) p-synephrine, (b) 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid, (c) p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenobenzene , (d) sodium salt of chromopropinic acid, (e) sodium salt of thiophene-2-methylsulfonic acid and (f) proposed structure of the p-synephrine complex with three molecules of 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid (same as in the invention No. P.422854),
Fig. 3 przedstawia krzywe potencjodynamiczne zarejestrowane podczas osadzania warstw MIP-ów; skład roztworów do polimeryzacji był następujący (a, c) 10 μM p- synefryna, (b) 20 μM p- synefryna, (a, c) 30 μM kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy, (b) 60 μM kwas 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowy, (a, c) 100 μM p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen, (b) 250 μM p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen,(b) 125 μM sól sodowa kwasu chromopropinowego, (c) 100 μM sól sodowa kwasu tiofeno-2-metylosulfonowego i (a-c) 100 mM chloran(VII) tetrabutyloamoniowy (elektrolit podstawowy) w aceto-nitrylu; w każdym przypadku, w czasie osadzania wykonano pięć cykli prądowo-potencjałowych w zakresie od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI z szybkością zmiany potencjału 50 mV/s,Fig. 3 shows the potentiodynamic curves recorded during the deposition of MIP layers; the composition of the polymerization solutions was as follows (a, c) 10 μM p-synephrine, (b) 20 μM p-synephrine, (a, c) 30 μM 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid, (b) 60 μM 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid, (a, c) 100 μM p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenebenzene, (b) 250 μM p- [bis (2 , 2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenobenzene, (b) 125 μM sodium chromopropinic acid, (c) 100 μM sodium thiophene-2-methylsulfonic acid and (ac) 100 mM tetrabutylammonium chlorate (VII) (electrolyte basic) in acetonitrile; in each case, five current-potential cycles were performed during the deposition in the range from 0 to 1.30 V vs Ag / AgCI with a potential change rate of 50 mV / s,
Fig. 4 przedstawia zmiany prądu DPV zarejestrowanego za pomocą platynowej elektrody dyskowej, w roztworze PBS (pH = 7,4), pokrytej warstwą MIP-u przygotowaną zgodnie z Przykładem 2, (1) przed ekstrakcją p-synefryny oraz po (2) 20, (3) 40, (4) 60 i (5) 80 min ekstrakcji w 0,1 M NaOH,Fig. 4 shows the changes in the DPV current recorded with a platinum disc electrode in a PBS solution (pH = 7.4), covered with a MIP layer prepared according to Example 2, (1) before p-synephrine extraction and after (2) 20 , (3) 40, (4) 60 and (5) 80 min extraction in 0.1 M NaOH,
Fig. 5 przedstawia (a) zmiany prądu DPV zarejestrowanego za pomocą platynowej elektrody dyskowej, pokrytej warstwą MIP-u przygotowaną zgodnie z Przykładem 2, (1) po ekstrakcji p-synefryny 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 oraz (b) krzywe kalibracyjne DPV skonstruowane na podstawie tych danych; pomiary były przeprowadzone z zastosowaniem roztworu PBS (pH = 7,4) w obecności w roztworze badanym soli anionu lipofilowego, NH4SCN, o stężeniu 0,1 M,Fig. 5 shows (a) changes in the DPV current recorded with a platinum disc electrode covered with a layer of MIP prepared according to Example 2, (1) after extraction of p-synephrine with 0.1 M NaOH, and then in the presence of p-synephrine at a concentration of (2) 0.10, (3) 0.29, (4) 0.48, (5) 0.74 and (6) 0.99 µM and (b) DPV calibration curves constructed from these data; the measurements were carried out with the use of a PBS solution (pH = 7.4) in the presence of a salt of a lipophilic anion, NH4SCN, with a concentration of 0.1 M in the test solution,
Fig. 6 przedstawia (a) zmiany prądu DPV zarejestrowanego za pomocą platynowej elektrody dyskowej, pokrytej warstwą MIP-u przygotowaną zgodnie z Przykładem 3, (1) po ekstrakcji p- synefryny 0,1 M NaOH, a następnie w obecności p- synefryny o stężeniu (2) 10, (3) 29, (4) 48, (5) 74 i (6) 99 nM oraz (b) krzywa kalibracyjna DPV skonstruowana na podstawie tych danych; pomiary były przeprowadzone z zastosowaniem roztworu PBS (pH = 7,4) w nieobecności w roztworze badanym ani, zewnętrznego próbnika redoks, ani lipofilowych przeciwjonów,Fig. 6 shows (a) changes in DPV current recorded with a platinum disc electrode covered with a MIP layer prepared according to Example 3, (1) after p-synephrine extraction with 0.1 M NaOH, and then in the presence of p-synephrine at a concentration of (2) 10, (3) 29, (4) 48, (5) 74 and (6) 99 nM and (b) a DPV calibration curve constructed from these data; the measurements were carried out using a PBS solution (pH = 7.4) in the absence of either an external redox probe or lipophilic counterions in the test solution,
Fig. 7 przedstawia (a) zmiany prądu DPV zarejestrowanego za pomocą platynowej elektrody dyskowej, pokrytej warstwą MIP-u przygotowaną zgodnie z Przykładem 4, (1) po ekstrakcji p- synefryny 0,1 M NaOH, a następnie w obecności p- synefryny o stężeniu (2) 10, (3) 29, (4) 48, (5) 74 i (6) 99 nM oraz (b) krzywa kalibracyjna DPV skonstruowana na podstawie tych danych; pomiary były prowadzone z zastosowaniem roztworu PBS (pH = 7,4) w nieobecności zewnętrznego próbnika redoks,Fig. 7 shows (a) changes in the DPV current recorded with a platinum disc electrode covered with a MIP layer prepared according to Example 4, (1) after p-synephrine extraction with 0.1 M NaOH, and then in the presence of p-synephrine at a concentration of (2) 10, (3) 29, (4) 48, (5) 74 and (6) 99 nM and (b) a DPV calibration curve constructed from these data; measurements were carried out using a PBS solution (pH = 7.4) in the absence of an external redox probe,
Fig. 8 przedstawia (a) zmiany prądu DPV zarejestrowanego za pomocą platynowej elektrody dyskowej, pokrytej warstwą MIP-u przygotowaną w taki sam sposób jak sposób opisany w wynalazku nr P.422854, (1) po ekstrakcji p- synefryny 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) krzywa kalibracyjna DPV skonstruowana na podstawie tych danych; pomiary byty prowadzone z zastosowaniem 100 mM Ru(NH3)sCh jako zewnętrznego próbnika redoks.Fig. 8 shows (a) changes in the DPV current recorded with a platinum disc electrode covered with a MIP layer prepared in the same way as described in the invention No. P.422854, (1) after extraction of p-synephrine with 0.1 M NaOH, then in the presence of p-synephrine with a concentration of (2) 0.10, (3) 0.29, (4) 0.48, (5) 0.74 and (6) 0.99 μM and (b ) DPV calibration curve constructed from these data; the measurements were carried out using 100 mM Ru (NH3) sCh as an external redox probe.
Korzystne przykłady wykonania wynalazkuPreferred Embodiments of the Invention
Aby osiągnąć cel niniejszego wynalazku, w poniższych przykładach wykonania zrealizowano następujące zadania badawcze.In order to achieve the object of the present invention, the following research tasks were carried out in the following embodiments.
- Zsyntetyzowano nowy bisbitiofenowy monomer sieciujący, który w swojej strukturze zawierał podstawnik ferrocenowy (Przykład 1).- A new bisbitiophene cross-linking monomer was synthesized which contained a ferrocene substituent in its structure (Example 1).
- Przygotowano warstwy MIP-ów za pomocą elektropolimeryzacji potencjodynamicznej (Przykłady 2, 3 i 4).- MIP layers were prepared by potentiodynamic electropolymerization (Examples 2, 3 and 4).
PL 238 793 B1PL 238 793 B1
- Wytworzono chemosensory do selektywnego oznaczania p- synefryny i wyznaczono ich parametry analityczne prowadząc pomiary w nieobecności zewnętrznego względem MIP-u, tj. w roztworze badanym, próbnika redoks.- Chemosensors for the selective determination of p-synephrine were manufactured and their analytical parameters were determined by carrying out measurements in the absence of a redox probe external to MIP, ie in the test solution.
W większości dotychczasowych elektrochemicznych metodach oznaczania substancji elektronieaktywnych z zastosowaniem elektrod pokrytych warstwami MIP-u do roztworu badanego dodaje się odpowiednią substancję elektroaktywną, tzw. próbnik redoks. Następnie mierzy się zmianę prądu faradajowskiego tegoż próbnika spowodowaną wiązaniem analitu wewnątrz warstwy MIP (metoda opisana w wynalazku nr P.422854). Osadzenie warstw MIP-ów z wbudowanym próbnikiem redoks pozwoliło na prowadzenie pomiarów bez konieczności dodawania próbnika redoks do roztworów badanych (Przykłady 2, 3 i 4).In most of the current electrochemical methods for the determination of electronically active substances with the use of electrodes covered with MIP layers, an appropriate electroactive substance, the so-called electroactive substance, is added to the test solution. redox probe. The change of the Faraday current of this probe due to the binding of the analyte inside the MIP layer is then measured (method described in the invention No. P.422854). The deposition of MIP layers with a built-in redox probe allowed measurements to be carried out without the need to add a redox probe to the test solutions (Examples 2, 3 and 4).
Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, można stosować ogólnie znane próbniki redoks, np. polipirydylowe kompleksy Ru, Fr, Ir, Os, Mo, Co, takie jak np. znane z pracy Bard A. J.; Faulkner L. R., Electrochemical Methods - Fundamentals and Applications. Wiley, 2000. Ponadto w przypadku niniejszego wynalazku zaproponowano nowozsyntetyzowany próbnik redoks, zdefiniowany w zastrz. 1, który stanowi jeden z proponowanych kandydatów w realizacji obecnego wynalazku.In accordance with the present invention, generally known redox probes may be used, e.g. polypyridyl complexes Ru, Fr, Ir, Os, Mo, Co, such as e.g. Faulkner L. R., Electrochemical Methods - Fundamentals and Applications. Wiley, 2000. Furthermore, for the present invention a newly synthesized redox probe as defined in claim 1 is proposed. 1, which is one of the proposed candidates in the practice of the present invention.
Odczynniki i reagentyReagents and reagents
Wszystkie zastosowane odczynniki chemiczne i rozpuszczalniki zakupiono w Sigma-Aldrich, z wyjątkiem kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego zakupionego w firmie Enamine.All chemicals and solvents used were purchased from Sigma-Aldrich, except for 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid purchased from Enamine.
ProceduryProcedures
P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1
Synteza p-[b/s(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenu, tj. monomeru funkcyjnego z zbudowanym próbnikiem redoksSynthesis of p- [b / s (2,2'-bitieno-5-yl) methyl] ferrocenobenzene, i.e. a functional monomer with a redox probe
Pierwsze dwa etapy ścieżki syntetycznej p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenu są znane z pracy: Benjamin J. Coe, Christopher J. Jones and Jon. A. McCleverty; J. Organometai Chem. 1994, 464, 225-232. Natomiast trzeci etap jest modyfikacją procedury stosowanej we wcześniejszych syntezach monomerów bisbitienylometanowych, tj. warunki reakcji są takie same jak w poprzednich pracach, ale substrat jest inny.The first two steps of the synthetic pathway for p- [bis (2,2'-bitieno-5-yl) methyl] ferrocenobenzene are known from: Benjamin J. Coe, Christopher J. Jones and Jon. A. McCleverty; J. Organometai Chem. 1994,464,225-232. On the other hand, the third step is a modification of the procedure used in the previous syntheses of bisbitienylmethane monomers, i.e. the reaction conditions are the same as in the previous works, but the starting material is different.
Etap 1. Otrzymywanie 4-ferrocenobenzonitryluStep 1. Preparation of 4-ferrocenobenzonitrile
Roztwór azotynu(lll) sodu (964,62 mg, 13,98 mmol) w 5 mL wody schłodzonej do ~0°C powoli wkroplono do intensywnie mieszanego roztworu 4-aminobenzonitrylu (1,524 g, 12,901 mmol) w 25 mL roztworu wody i stężonego kwasu solnego o stosunku objętościowym 1:1. Tak przygotowany roztwór był mieszany przez 30 min w ~0°C w celu wygenerowania soli diazoniowej. Jednocześnie ferrocen (4 g, 21,5 mmol) rozpuszczono w 27 mL stężonego kwasu siarkowego. Po dwóch godzinach mieszania roztwór ten został wylany na 100 mL wody z lodem. Następnie dodano sproszkowaną miedź (1,055 g, 16,60 mmol), po czym wkroplono ww. roztwór soli diazoniowej. Mieszanina reakcyjna była intensywnie mieszana przez noc. Następnie dodany został kwas askorbinowy (5,302 g, 54,06 mmol). Warstwa organiczna została wyekstrahowana dichlorometanem, następnie wysuszona nad siarczanem sodu, po czym odsączona i odparowana. Otrzymany surowy produkt, 4-ferrocenobenzonitryl, został oczyszczony chromatograficznie na kolumnie preparatywnej wypełnionej silikażelem. Jako eluent zastosowano roztwór rozpuszczalników, dichlorometanu i heksanu, o stosunku objętościowym 60:40. Po oczyszczeniu otrzymano 1,543 g 4-ferrocenobenzonitrylu z wydajnością 25%.A solution of sodium nitrite (964.62 mg, 13.98 mmol) in 5 mL of water cooled to ~ 0 ° C was slowly added dropwise to a vigorously stirred solution of 4-aminobenzonitrile (1.524 g, 12.901 mmol) in 25 mL of a solution of water and concentrated 1: 1 hydrochloric acid. The solution prepared in this way was stirred for 30 min at -0 ° C in order to generate a diazonium salt. At the same time, ferrocene (4 g, 21.5 mmol) was dissolved in 27 mL of concentrated sulfuric acid. After two hours of stirring, this solution was poured into 100 mL of ice water. Then powdered copper (1.055 g, 16.60 mmol) was added, followed by dropwise addition of the above-mentioned. diazonium salt solution. The reaction mixture was vigorously stirred overnight. Then ascorbic acid (5.302 g, 54.06 mmol) was added. The organic layer was extracted with dichloromethane, then dried over sodium sulfate, then filtered and evaporated. The obtained crude product, 4-ferrocene benzonitrile, was purified by chromatography on a preparative column filled with silica gel. A 60:40 v / v solution of the solvents dichloromethane and hexane was used as eluent. After purification, 1.543 g of 4-ferrocenebenzonitrile were obtained with a yield of 25%.
1 H NMR (CHCIe-d): Δδ (w ppm) 7,57-7,50 (m, 4H, fenyl H), 4,70 (t, 2H, ferrocen H), 4,43 (t, 2H, ferrocen H ), 4,05 (s, 5H, ferrocen H). 1 H NMR (CHCl-d): Δδ (ppm) 7.57-7.50 (m, 4H, phenyl H), 4.70 (t, 2H, ferrocene H), 4.43 (t, 2H, ferrocene H), 4.05 (s, 5H, ferrocene H).
Etap 2. Otrzymywanie 4-ferrocenobenzaldehyduStep 2. Preparation of 4-ferrocenbenzaldehyde
Przez roztwór 4-ferrocenobenzonitrylu (1,0 g, 3,5 mmol) w 50 mL bezwodnego toluenu przez 15 min przepuszczano argon. Następnie wkroplono 3,85 mL 1,0 M wodorku diizobutyloglinu (ang. diisoammonium hydride, DIBALH) w dichlorometanie. Po dwóch godzinach mieszania dodano 8 mL metanolu. Po kolejnych 10 godzinach mieszania wkroplono 20 mL mieszaniny kwasu siarkowego i wody o stosunku objętościowym 1 : 3. Warstwę organiczną wyekstrahowano dichlorometanem, następnie wysuszono nad siarczanem sodu, po czym odsączono i w końcu odparowano. Otrzymany surowy produkt, 4-ferrocenobenzaldehyd, oczyszczono chromatograficznie na kolumnie preparatywnej wypełnionej silikażelem. Jako eluent zastosowano roztwór rozpuszczalników, dichlorometanu i heksanu, o stosunku objętościowym 80 : 20. Po oczyszczaniu otrzymano 0,61 g 4-ferrocenobenzaldehydu z wydajnością 60%.Argon was bubbled through a solution of 4-ferrocenebenzonitrile (1.0 g, 3.5 mmol) in 50 mL anhydrous toluene for 15 min. Then 3.85 mL of 1.0 M diisoammonium hydride (DIBALH) in dichloromethane was added dropwise. After two hours of stirring, 8 mL of methanol was added. After another 10 hours of stirring, 20 mL of a 1: 3 v / v mixture of sulfuric acid and water was added dropwise. The organic layer was extracted with dichloromethane, then dried over sodium sulfate, then filtered and finally evaporated. The obtained crude product, 4-ferrocene benzaldehyde, was purified by chromatography on a preparative column filled with silica gel. A solution of the solvents of dichloromethane and hexane with a volume ratio of 80:20 was used as the eluent. After purification, 0.61 g of 4-ferrocenebenzaldehyde was obtained with a yield of 60%.
1 H NMR (CHCI3-d): Δδ (w ppm) 9,97 (s, 1H, CHO), 7,79 (d, 2H, fenyl H), 7,59 (d, 2H, fenyl H), 4,74 (t, 2H, ferrocen H), 4,43 (t, 2H, ferrocen H), 4,05 (s, 5H, ferrocen H). 1 H NMR (CHCl3-d): Δδ (in ppm) 9.97 (s, 1H, CHO), 7.79 (d, 2H, phenyl H), 7.59 (d, 2H, phenyl H), 4 , 74 (t, 2H, ferrocene H), 4.43 (t, 2H, ferrocene H), 4.05 (s, 5H, ferrocene H).
PL 238 793 B1PL 238 793 B1
Etap 3. Otrzymywanie p-[b/s(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenuStage 3. Preparation of p- [b / s (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenobenzene
Roztwór 4-ferrocenobenzaldehydu (349,62 mg, 1,205 mmol) i 2,2'-bitiofenu (400 mg, 2,41 mmol) w 40 mL glikolu etylenowego mieszano przez 20 min w atmosferze azotu. Po dodaniu 6 mL HCIO4 (60%) mieszaninę reakcyjną mieszano przez kolejne 16 godz. w 60°C. Następnie ochłodzono ją do temperatury pokojowej, po czym odfiltrowano a zebrany osad przemyto dichlorometanem. Połączone przesącze przemyto nasyconym roztworem węglanu sodu a następnie wodą. Warstwę organiczną wyekstrahowano dichlorometanem, następnie wysuszono nad siarczanem sodu, po czym odsączono i w końcu odparowano. Otrzymany surowy produkt, p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzen, oczyszczono chromatograficznie na kolumnie preparatywnej wypełnionej silikażelem. Jako eluent zastosowano mieszaninę rozpuszczalników, chloroformu i heksanu, o stosunku objętościowym 90 : 10. Po oczyszczaniu otrzymano 270 mg p-[bis(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenu z wydajnością 37%.A solution of 4-ferrocene benzaldehyde (349.62 mg, 1.205 mmol) and 2,2'-bitiophene (400 mg, 2.41 mmol) in 40 mL of ethylene glycol was stirred for 20 min under nitrogen atmosphere. After adding 6 mL of HClO4 (60%), the reaction mixture was stirred for another 16 h. at 60 ° C. It was then cooled to room temperature, then filtered, and the collected precipitate was washed with dichloromethane. The combined filtrates were washed with saturated sodium carbonate solution and then with water. The organic layer was extracted with dichloromethane then dried over sodium sulfate then filtered and finally evaporated. The obtained crude product, p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenobenzene, was purified by chromatography on a preparative column filled with silica gel. A mixture of the solvents of chloroform and hexane in a volume ratio of 90:10 was used as the eluent. After purification, 270 mg of p- [bis (2,2'-bitien-5-yl) methyl] ferrocenobenzene were obtained with a yield of 37%.
1H NMR (CHCI3-d): Δδ (w ppm) 7,45 (d, 2H, fenyl H), 7,27 (d, 2H, fenyl H), 7,19-7,16 (dd, 2H, bitiofen H), 7,12-7,09 (dd, 2H, bitiofen H), 7,03 (d, 2H, bitiofen H), 6,99-6,96 (m, 2H, bitiofen H), 6,80-6,77 (dd, 2H, bitiofen H), 5,74 (s, 1H, -CH-), 4,63 (t, 2H, ferrocen H), 4,31 (t, 2H, ferrocen H), 4,06-4,03 (m, 5H, ferrocen H); UV-vis w toluenie, λmax (nm): 445,5; FAB mass (m/e): obliczona, 604,66; zmierzona, [M+] 604,0. 1 H NMR (CHCl3-d): Δδ (in ppm) 7.45 (d, 2H, phenyl H), 7.27 (d, 2H, phenyl H), 7.19-7.16 (dd, 2H, bitiophene H), 7.12-7.09 (dd, 2H, bitiophene H), 7.03 (d, 2H, bitiophene H), 6.99-6.96 (m, 2H, bitiophene H), 6, 80-6.77 (dd, 2H, bitiophene H), 5.74 (s, 1H, -CH-), 4.63 (t, 2H, ferrocene H), 4.31 (t, 2H, ferrocene H) , 4.06-4.03 (m, 5H, H ferrocene); UV-vis in toluene, λmax (nm): 445.5; FAB mass (m / e): calcd, 604.66; measured, [M + ] 604.0.
P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2
Przygotowanie i osadzanie na powierzchni elektrody molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u) z wbudowanym próbnikiem redoks oraz jego zastosowanie do pośredniego oznaczania p-synefryny w warunkach stacjonarnych za pomocą różnicowej woltamperometrii pulsowej (DPV), bez dodatku zewnętrznego próbnika redoks, w obecności w roztworze NH4SCN, soli lipofilowego przeciwjonu (SCN-)Preparation and deposition on the surface of the electrode of a molecularly imprinted polymer (MIP) with an integrated redox probe and its use for the indirect determination of p-synephrine under stationary conditions by means of differential pulse voltammetry (DPV), without the addition of an external redox probe, in the presence in NH4SCN solution , salt of lipophilic counterion (SCN - )
Warstwy MIP-u przygotowano i osadzono na platynowych elektrodach dyskowych o średnicy 1 mm za pomocą elektropolimeryzacji w warunkach potencjodynamicznych, w zakresie potencjałów od 0 do 1,30 V vs Ag/AgCI. W tym celu wykonano 5 cykli prądowo-potencjałowych z szybkością zmiany potencjału 50 mV/s. Zarejestrowane w trakcie elektropolimeryzacji zależności prądu od potencjału przedstawione są 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), 100 μM względem p-bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metyloferrocenbenzenu (pełniącego podwójną funkcję, tj. monomeru sieciującego i wewnętrznego próbnika redoks) i 0,1 M względem chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego (elektrolitu podstawowego). Podczas osadzania warstwy widoczne były wyraźne piki prądu anodowego i katodowego odpowiadające odwracalnemu, odpowiednio, utlenianiu i redukcji podstawnika ferrocenowego przy, odpowiednio, 500 i 415 mV vs Ag/AgCI. Obydwa piki rosły w kolejnych potencjałowych cyklach elektropolimeryzacyjnego osadzania. Świadczy to o tym, iż ferrocen trwale wbudowywał się w warstwę MIP-u.The MIP layers were prepared and deposited on platinum disc electrodes with a diameter of 1 mm by electropolymerization under potentiodynamic conditions, in the potential range from 0 to 1.30 V vs Ag / AgCl. For this purpose, 5 current-potential cycles were performed with a potential change rate of 50 mV / s. The current-potential dependencies recorded during the electropolymerization are shown in Fig. 3a. Acetonitrile electropolymerization solution was 10 μM versus p-synephrine (template), 30 μM versus 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid (functional monomer), 100 μM versus p-bis (2,2'-bitieno-5) yl) methylferrocenbenzene (dual function, i.e., crosslinking monomer and internal redox probe) and 0.1M to tetrabutylammonium chlorate (VII) (base electrolyte). During the deposition of the layer, distinct anode and cathode current peaks were visible corresponding to the reversible oxidation and reduction of the ferrocene substituent, respectively, at 500 and 415 mV vs Ag / AgCI, respectively. Both peaks grew in subsequent potential electropolymerization deposition cycles. This proves that ferrocene was permanently built into the MIP layer.
Po elektropolimeryzacji, z warstwy MIP-u usunięto 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 (Fig. 4). ‘After electropolymerization, the template (p-synephrine) was removed from the MIP layer. For this purpose, the electrode covered with the MIP layer was immersed for 60 min in 0.1 M NaOH, at room temperature, (20 ± 1) ° C (Fig. 4). '
W celu zarejestrowania widm XPS i PM-IRRAS oraz wykonania zdjęć AFM, warstwę MIP-u osadzono na złoconych płytkach szklanych w sposób opisany powyżej.In order to record the XPS and PM-IRRAS spectra and to take AFM pictures, the MIP layer was deposited on gilded glass plates as described above.
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 w obecności w roztworze lipofilowego przeciwjonu, 0,1 M NH4SCN, w PBS (pH = 7,4).DPV measurements were made at room temperature, (20 ± 1) ° C, using a V-shaped electrochemical glass three-necked mini-cup with a capacity of ~ 2.0 mL. Measurements were performed in the presence of a solution of the lipophilic counter-ion, 0.1 M NH4SCN, in PBS (pH = 7.4).
W pomiarach DPV, potencjał zmieniano w zakresie od 0 do 1,0 V vs Ag/AgCI co 5 mV. Amplituda 50-ms pulsów potencjału wynosiła 25 mV.In DPV measurements, the potential was varied from 0 to 1.0V vs Ag / AgCI every 5mV. The 50-ms amplitude of the potential pulses was 25 mV.
Po zakończonym pomiarze, elektrodę zanurzano 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 wynoszącą ~6 μA.After the measurement was completed, the electrode was immersed in 0.1 M NaOH for 20 to 60 min at room temperature, (20 ± 1) ° C, to extract the analyte so thoroughly that the measured DPV signal reached a constant maximum value of ~ 6 µA.
Tak przygotowaną elektrodę zastosowano do oznaczania p-synefryny w roztworze PBS (pH = 7,4), w nieobecności zewnętrznego próbnika redoks. Niestety, w zakresie potencjałów od 0 do 0,70 V w tych warunkach faradajowskiego prądu utleniania ferrocenu w ogóle nie było (dane niepokazane). Prawdopodobnie pochodzące z PBS jony fosforanowe są zbyt hydrofilowe, aby dyfundować do wnętrza silnie lipofilowej warstwy MIP-u w celu zobojętnienia dodatniego ładunku elektrycznego generowanego na podstawnikach ferrocenowych podczas ich utleniania. Dlatego utlenianie to nie było możliwe. Aby umożliwić to utlenianie, do roztworu badanego p- synefryny dodaliśmy rodanek amonu.The thus prepared electrode was used for the determination of p-synephrine in PBS solution (pH = 7.4) in the absence of an external redox probe. Unfortunately, in the potential range from 0 to 0.70 V under these conditions, there was no Faraday ferrocene oxidation current at all (data not shown). Probably the PBS-derived phosphate ions are too hydrophilic to diffuse into the interior of the highly lipophilic MIP layer in order to neutralize the positive electric charge generated on ferrocene substituents during their oxidation. Therefore, this oxidation was not possible. To make this oxidation possible, we added ammonium thionate to the test solution of p-synephrine.
PL 238 793 B1PL 238 793 B1
Jony rodankowe okazały się wystarczająco lipofilowe, aby dyfundować w głąb MIP-u i działać jako przeciwjony powstających w wyniku elektroutleniania kationów ferrocenowych. Potwierdzeniem tej hipotezy było pojawienie się co prawda szerokiego, ale wyraźnego piku utleniania ferrocenu przy potencjale ~660 mV vs Ag/AgCI w obecności rodanku amonu w roztworze.Rhodium ions turned out to be lipophilic enough to diffuse deep into the MIP and act as counterions to the electrooxidation of ferrocene cations. This hypothesis was confirmed by the appearance of an admittedly broad, but distinct peak of ferrocene oxidation at the potential of ~ 660 mV vs Ag / AgCl in the presence of ammonium hydroxide in the solution.
W pomiarach DPV względna zmiana prąd piku utleniania ferrocenu była proporcjonalna do stężenia p- synefryny w roztworze badanym w zakresie od 0,10 do 0,99 μM (Fig. 5) a równanie regresji liniowej opisujące tę zależność ma postać (Idpv,o - Idpv,s)/Idpv,o = 2,08 x 10-1 + 3,72 x 10-4 c/nM, gdzie c oznacza stężenie p-synefryny w roztworze, (Idpv,o - Idpv,s)/Idpv,o to względna zmiana prądu piku DPV dla wyekstrahowanej warstwy MIP-u a Idpv,o i Idpv,s to prąd piku, odpowiednio, w nieobecności i obecności analitu lub substancji przeszkadzającej. Przy stosunku sygnału do szumu, S/N = 3, współczynnik korelacji wynosił 0,895, a granica detekcji (ang. limit of detection, LOD) wynosiła 2,26 nM p-synefryny.In DPV measurements, the relative change in the ferrocene oxidation peak current was proportional to the concentration of p-synephrine in the test solution in the range from 0.10 to 0.99 μM (Fig. 5) and the linear regression equation describing this relationship has the form (Idpv, o - Idpv , s) / Idpv, o = 2.08 x 10 -1 + 3.72 x 10 -4 c / nM, where c is the concentration of p-synephrine in the solution, (Idpv, o - Idpv, s) / Idpv, o is the relative change in DPV peak current for the extracted MIP layer and Idpv, o and Idpv, s is the peak current in the absence and presence of the analyte or interfering substance, respectively. With a signal to noise ratio of S / N = 3, the correlation coefficient was 0.895 and the limit of detection (LOD) was 2.26 nM p-synephrine.
P r z y k ł a d 3 przygotowanie i osadzanie na powierzchni elektrody molekularnie wdrukowanego polimeru (MIp-u) z wbudowanym próbnikiem redoks i uwięzionym wewnątrz polimeru lipofilowym przeciwjonem oraz zastosowanie tego MIp-u w pomiarach DPV w nieobecności w roztworze badanym zewnętrznego próbnika redoks i lipofilowych przeciwjonówExample 3 preparation and deposition of a molecularly imprinted polymer (MIp) on the electrode surface with an integrated redox probe and a lipophilic counterion trapped inside the polymer and the use of this MIp in DPV measurements in the absence of an external redox probe and lipophilic counterions in the test solution
Konieczność dodania soli odpowiednich przeciwjonów do badanych próbek (Przykład 2) sprawia, że ich przygotowanie jest równie czasochłonne jak w przypadku pomiarów z zewnętrznym próbnikiem redoks. Dlatego wewnątrz MIP-u unieruchomiono odpowiednie przeciwjony przez uwięzienie w nim lipofilowego kwasu chromopropinowego (Fig. 3b).The need to add salts of appropriate counterions to the test samples (Example 2) makes their preparation as time-consuming as in the case of measurements with an external redox probe. Therefore, the corresponding counterions were immobilized inside the MIP by trapping lipophilic chromopropinic acid therein (Fig. 3b).
W tym celu 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 potencjału przedstawione są na Figurze 3b. Acetonitrylowy roztwór do elektropolimeryzacji był 20 μM względem p- synefryny (szablonu), 60 μM względem kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego (monomeru funkcyjnego), 250 μM względem p-[bis(2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferrocenobenzenu (pełniącego podwójną funkcję, tj. monomeru sieciującego i wewnętrznego próbnika redoks), 125 μM względem soli sodowej kwasu chromopropinowego (lipofilowego przeciwjonu, który został uwięziony w warstwie MIP-u) i 0,1 M względem chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego (elektrolitu podstawowego).For this purpose, MIP layers were prepared and deposited on platinum disc electrodes by electropolymerization under potentiodynamic conditions, in the potential range from 0 to 1.30 V vs Ag / AgCl. 5 current-potential cycles were performed with a potential change rate of 50 mV / s. The current-potential dependencies recorded during the electropolymerization are shown in Figure 3b. Acetonitrile electropolymerization solution was 20 μM versus p-synephrine (template), 60 μM versus 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid (functional monomer), 250 μM versus p- [bis (2,2'-bitieno-5) -yl) methyl] ferrocenobenzene (dual function, i.e. crosslinking monomer and internal redox probe), 125 μM against sodium salt of chromopropinic acid (lipophilic counterion that has been trapped in the MIP layer) and 0.1 M against chlorate (VII ) tetrabutylammonium (primary electrolyte).
Ekstrakcję szablonu i pomiary DPV wykonano w analogiczny sposób jak w Przykładzie 2, ale w nieobecności NH4SCN w roztworach badanych.Template extraction and DPV measurements were performed in an analogous manner to Example 2, but in the absence of NH4SCN in the test solutions.
W pomiarach DPV w roztworze PBS (pH = 7,4) pojawiły się co prawda szerokie, ale wyraźne prądowe piki utleniania ferrocenu przy potencjale ~450 mV vs Ag/AgCI. Względna zmiana prądu piku utleniania ferrocenu w obecności unieruchomionego wewnątrz MIP-u lipofilowego przeciwjonu, kwasu chromopropinowego, była proporcjonalna do stężenia p-synefryny w roztworze badanym w zakresie od 0,01 do 0,1 μM (Fig. 6) a równanie regresji liniowej opisujące tę zależność ma postać (Idpv,o - Idpv,s)/Idpv,o = 2,10 x 10-1 + 3,92 x 10-3 c/nM, gdzie c oznacza stężenie p-synefryny w roztworze badanym, (Idpv,o - Idpv,s)/Idpv,o - względną zmianę prądu piku DPV dla wyekstrahowanej a p- synefryny warstwy MIP-u a Idpv,o i Idpv,s to prąd piku, odpowiednio, w nieobecności i obecności analitu lub substancji przeszkadzającej w roztworze badanym. Przy stosunku sygnału do szumu, S/N = 3, współczynnik korelacji wynosił 0,808, a LOD = 1,04 nM p- synefryny.In the DPV measurements in the PBS solution (pH = 7.4), wide, but distinct current peaks of ferrocene oxidation at the potential of ~ 450 mV vs Ag / AgCI appeared. The relative change in the current of the ferrocene oxidation peak in the presence of the lipophilic counterion immobilized inside MIP, chromopropinic acid, was proportional to the concentration of p-synephrine in the test solution in the range from 0.01 to 0.1 μM (Fig. 6) and the linear regression equation describing this relationship has the form (Idpv, o - Idpv, s) / Idpv, o = 2.10 x 10 -1 + 3.92 x 10 -3 c / nM, where c is the concentration of p-synephrine in the test solution, (Idpv , o - Idpv, s) / Idpv, o - relative change of the DPV peak current for the extracted a p-synephrine MIP layer Idpv, o and Idpv, s are the peak current, respectively, in the absence and presence of an analyte or a disturbing substance subjects. With a signal to noise ratio of S / N = 3, the correlation coefficient was 0.808 and the LOD = 1.04 nM of p-synephrine.
P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4
Przygotowanie i osadzanie na powierzchni elektrody molekularnie wdrukowanego polimeru (MIP-u), z kowalencyjnie wbudowanym zarówno próbnikiem redoks jak i przeciwjonem, oraz jego zastosowanie w pomiarach DPV, w nieobecności zewnętrznego próbnika redoks i zewnętrznych przeciwjonówPreparation and deposition on the surface of the electrode of a molecularly imprinted polymer (MIP), with covalently embedded both redox probe and counterion, and its use in DPV measurements, in the absence of an external redox probe and external counterions
Inny sposób unieruchomienia wewnątrz MIP-u odpowiednich przeciwjonów polega na ich kopolimeryzacji z kwasem tiofeno-2-metylosulfonowym (Fig. 3c). W tym celu warstwy MIP-u przygotowano i osadzono na platynowych elektrodach dyskowych za pomocą elektropolimeryzacji w warunkach potencjodynamicznych, w zakresie potencjałów od O 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 potencjału przedstawiono na Figurze 3c. Acetonitrylowy roztwór do elektropolimeryzacji był 10 μM względem p- synefryny (szablonu), 30 μM względem kwasu 2,2'-bitiofeno-5-karboksylowego (monomeru funkcyjnego), 100 μM względem p-[ bis (2,2'-bitieno-5-ylo)metylo]ferroAnother method of immobilizing the corresponding counterions inside MIP is their copolymerization with thiophene-2-methylsulfonic acid (Fig. 3c). For this purpose, MIP layers were prepared and deposited on platinum disc electrodes by electropolymerization under potentiodynamic conditions, in the potential range from 0 to 1.30 V vs Ag / AgCl. 5 current-potential cycles were performed with a potential change rate of 50 mV / s. The current-potential dependencies recorded during the electropolymerization are shown in Figure 3c. The acetonitrile electropolymerization solution was 10 μM versus p-synephrine (template), 30 μM versus 2,2'-bitiophene-5-carboxylic acid (functional monomer), 100 μM versus p- [bis (2,2'-bitieno-5) -yl) methyl] ferro
PL 238 793 B1 cenobenzenu (pełniącego podwójną funkcję, tj. monomeru sieciującego i wewnętrznego próbnika redoks), 100 μM względem soli sodowej kwasu tiofeno-2-metylosulfonowego (przeciwjonu zdolnego do elektropolimeryzacji) i 0,1 M względem chloranu(VII) tetrabutyloamoniowego (elektrolitu podstawowego).PL 238 793 B1 of cenobenzene (dual function, i.e. cross-linking monomer and internal redox probe), 100 μM against sodium thiophene-2-methylsulfonic acid (electropolymerizable counterion) and 0.1 M against tetrabutylammonium chlorate (electrolyte) basic).
Szablon wyekstrahowano i pomiary DPV wykonano w analogiczny sposób jak w Przykładzie 3. Względna zmiana prądu piku utleniania podstawnika ferrocenowego w obecności unieruchomionego wewnątrz polimeru przeciwjonu, kwasu tiofeno-2-metylosulfonowego, była proporcjonalna do stężenia p-synefryny w zakresie od 0,01 do 0,1 μM (Fig. 7). Równanie regresji liniowej opisujące tę zależność ma postać: (Idpv,o - Idpv,s)/Idpv,o = 2,74 x 10-1 + 4,66 x 10-3 c/nM, gdzie c oznacza stężenie p-synefryny w roztworze, (Idpv,o - Idpv,s)/ Idpv,o to względna zmiana prądu piku DPV dla wyekstrahowanej z p- synefryny warstwy MIP-u a Idpv,o i I dpv,s to prąd piku, odpowiednio, w nieobecności i obecności w roztworze badanym analitu lub substancji przeszkadzającej. Przy stosunku sygnału do szumu, S/N = 3, współczynnik korelacji wynosił 0,908, a LOD = 1,7 nM p- synefryny.The template was extracted and DPV measurements were made in the same way as in Example 3. The relative change in the oxidation peak current of the ferrocene substituent in the presence of the counter-ion immobilized inside the polymer, thiophene-2-methylsulfonic acid, was proportional to the concentration of p-synephrine in the range from 0.01 to 0 , 1 µM (Fig. 7). The linear regression equation describing this relationship has the form: (Idpv, o - Idpv, s) / Idpv, o = 2.74 x 10 -1 + 4.66 x 10 -3 c / nM, where c is the concentration of p-synephrine in solution, (Idpv, o - Idpv, s) / Idpv, o is the relative change in the DPV peak current for the MIP layer extracted from p-synephrine Idpv, o and I dpv, are the peak current, respectively, in the absence and presence in test solution of the analyte or interfering substance. With a signal to noise ratio of S / N = 3, the correlation coefficient was 0.908 and the LOD = 1.7 nM p-synephrine.
P r z y k ł a d 5 (porównawczy)P r z k ł a d 5 (comparative)
Pośrednie oznaczanie p- synefryny w warunkach stacjonarnych za pomocą różnicowej woltamperometrii pulsowej, DPV, z dodatkiem zewnętrznego próbnika redoks, Ru(NH3)gCI3Indirect determination of p-synephrine under stationary conditions using differential pulse voltammetry, DPV, with the addition of an external redox probe, Ru (NH3) gCl3
W celu pośredniego oznaczenia elektronieaktywnych analitów za pomocą elektrochemicznych czujników MIP z wykorzystaniem „efektu bramkowania”, zazwyczaj do roztworów oznaczanych próbek dodaje się próbniki redoks. Aby zilustrować działanie tych czujników, elektrochemicznie oznaczyliśmy p- synefrynę z zastosowaniem czujnika wytworzonego zgodnie z poprzednim wynalazkiem, P.422854. W niniejszych badaniach do roztworu badanego dodaliśmy próbnik redoks. Był to RU(NH3)sCh o stężeniu 100 mM (Fig. 8). W pomiarach DPV, względna zmiana prądu piku utleniania tego próbnika była proporcjonalna do stężenia p- synefryny w zakresie od 0,1 do 1,0 pM (Fig. 8b). Równanie regresji liniowej opisujące tę zależność ma postać (Idpv,o - Idpv,s)/Idpv,o = 8,305 x 10-2 + 5,34 x 10-4 c/nM, gdzie c oznacza stężenie p-synefryny w roztworze, (Idpv,o - Idpv,s)/Idpv,o to względna zmiana prądu piku DPV dla wyekstrahowanej z p- synefryny warstwy MIP a Idpv,o i Idpv,s to prąd piku, odpowiednio, w nieobecności i obecności w roztworze badanym analitu lub substancji przeszkadzającej. Przy stosunku sygnału do szumu, S/N = 3, współczynnik korelacji wynosił 0,894 a LOD = 61,8 nM p- synefryny.For the indirect determination of electron-active analytes with electrochemical MIP sensors using the "gating effect", redox probes are usually added to the sample solutions to be determined. To illustrate the operation of these sensors, we electrochemically labeled p-synephrine using a sensor made according to the previous invention, P.422854. In this study, we added a redox probe to the test solution. It was RU (NH3) sCh with a concentration of 100 mM (Fig. 8). In the DPV measurements, the relative change in the oxidation peak current of this probe was proportional to the p-synephrine concentration in the range from 0.1 to 1.0 pM (Fig. 8b). The linear regression equation describing this relationship has the form (Idpv, o - Idpv, s) / Idpv, o = 8.305 x 10 -2 + 5.34 x 10 -4 c / nM, where c is the concentration of p-synephrine in the solution, ( Idpv, o - Idpv, s) / Idpv, o is the relative change in the DPV peak current for the MIP layer extracted from p-synephrine and Idpv, o and Idpv, s are the peak current, respectively, in the absence and presence of the analyte or interfering substance in the test solution . With a signal to noise ratio of S / N = 3, the correlation coefficient was 0.894 and the LOD = 61.8 nM of p-synephrine.
WnioskiConclusions
Elektropolimeryzacja potencjodynamiczna okazała się bardzo dogodna do osadzania warstwy MIP-u z wdrukowanym szablonem, p- synefryną. Według niniejszego wynalazku, opracowano i wytworzono czujnik chemiczny z wbudowanym wewnątrz MIP-u próbnikiem redoks. Wykazano, że do prawidłowego działania tego czujnika niezbędna jest obecność przeciwjonów (anionów) zdolnych do zobojętnienia dodatniego ładunku elektrycznego powstającego podczas elektroutleniania podstawników ferrocenowych. Dlatego wytworzono dwa chemoczujniki z warstwami MIP-u z wbudowanym próbnikiem redoks i wbudowanymi na dwa różne sposoby przeciwjonami, tj. wbudowanymi albo przez fizyczne pułapkowanie soli dużego lipofilowego przeciwjonu wewnątrz MIP-u (Przykład 3), albo za pomocą kopolimeryzacji soli takiego przeciwjonu z monomerem funkcyjnym i sieciującym (Przykład 4).Potentiodynamic electropolymerization turned out to be very convenient for depositing a MIP layer with an imprinted pattern, p-synephrine. According to the present invention, a chemical sensor has been developed and produced with an integrated redox probe inside the MIP. It has been shown that the proper operation of this sensor requires the presence of counterions (anions) capable of neutralizing the positive electric charge generated during electrooxidation of ferrocene substituents. Therefore, two chemosensors were produced with MIP layers with an integrated redox probe and built-in counterions in two different ways, i.e. built in either by physically trapping the salt of a large lipophilic counterion inside the MIP (Example 3) or by copolymerizing the salt of such a counterion with the monomer functional and crosslinker (Example 4).
PodziękowaniaAcknowledgments
Niniejsza praca została częściowo sfinansowana ze środków Narodowego Centrum Nauki (Grant NCN nr 2014/15/B/NZ7/01011 dla W.K.).This work was partially financed by the National Science Center (NCN Grant No. 2014/15 / B / NZ7 / 01011 for W.K.).
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL422855A PL238793B1 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Molecularly imprinted polymer with inbuilt redox sampler and salt that provides counterions and the selective chemical sensor for electrochemical marking of selected analytes with a layer of the molecularly imprinted polymer as the recognizing unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL422855A PL238793B1 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Molecularly imprinted polymer with inbuilt redox sampler and salt that provides counterions and the selective chemical sensor for electrochemical marking of selected analytes with a layer of the molecularly imprinted polymer as the recognizing unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL422855A1 PL422855A1 (en) | 2019-03-25 |
| PL238793B1 true PL238793B1 (en) | 2021-10-04 |
Family
ID=65799943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL422855A PL238793B1 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Molecularly imprinted polymer with inbuilt redox sampler and salt that provides counterions and the selective chemical sensor for electrochemical marking of selected analytes with a layer of the molecularly imprinted polymer as the recognizing unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238793B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4484960A3 (en) * | 2023-06-26 | 2025-05-07 | Yonsei University, University-Industry Foundation(UIF). | Nanoscale molecularly imprinted polymer thin film for small molecule detection |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL409982A1 (en) * | 2014-11-03 | 2016-05-09 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | New conductive bis-bithiophene polymer, in-printed by molecular typing method by means of proteins, including human albumin, method for its preparation and its application |
| PL409981A1 (en) * | 2014-11-03 | 2016-05-09 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | New conductive bis-bithiophene polymer in-printed by molecular typing method by means of neopterin and method for preparation as well as the application of this polymer as the recognizing layer of chemical sensor for selective detection and/or determination of neopterin |
-
2017
- 2017-09-15 PL PL422855A patent/PL238793B1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL409982A1 (en) * | 2014-11-03 | 2016-05-09 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | New conductive bis-bithiophene polymer, in-printed by molecular typing method by means of proteins, including human albumin, method for its preparation and its application |
| PL409981A1 (en) * | 2014-11-03 | 2016-05-09 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | New conductive bis-bithiophene polymer in-printed by molecular typing method by means of neopterin and method for preparation as well as the application of this polymer as the recognizing layer of chemical sensor for selective detection and/or determination of neopterin |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4484960A3 (en) * | 2023-06-26 | 2025-05-07 | Yonsei University, University-Industry Foundation(UIF). | Nanoscale molecularly imprinted polymer thin film for small molecule detection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL422855A1 (en) | 2019-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Haddour et al. | Electrogeneration of a poly (pyrrole)-NTA chelator film for a reversible oriented immobilization of histidine-tagged proteins | |
| Alshawi et al. | Voltammetric determination of Hg2+, Zn2+, and Pb2+ ions using a PEDOT/NTA-modified electrode | |
| Qin et al. | Plasticizer-free polymer containing a covalently immobilized Ca2+-selective ionophore for potentiometric and optical sensors | |
| Li et al. | Electrochemical sensing using boronic acids | |
| Rahmanian et al. | Electrochemical fabrication of ZnO-polyvinyl alcohol nanostructured hybrid film for application to urea biosensor | |
| Maouche et al. | Molecularly imprinted polypyrrole films: Some key parameters for electrochemical picomolar detection of dopamine | |
| Zhang et al. | Label-free electrochemical immunoassay for neuron specific enolase based on 3D macroporous reduced graphene oxide/polyaniline film | |
| Sekli-Belaidi et al. | Voltammetric microsensor using PEDOT-modified gold electrode for the simultaneous assay of ascorbic and uric acids | |
| Wenjuan et al. | Electrogenerated trisbipyridyl Ru (II)-/nitrilotriacetic-polypyrene copolymer for the easy fabrication of label-free photoelectrochemical immunosensor and aptasensor: Application to the determination of thrombin and anti-cholera toxinantibody | |
| JP6889793B2 (en) | Non-enzymatic electrochemical sensor for measuring the object to be analyzed | |
| Maouche et al. | A surface acoustic wave sensor functionalized with a polypyrrole molecularly imprinted polymer for selective dopamine detection | |
| Lach et al. | Self-reporting molecularly imprinted polymer with the covalently immobilized ferrocene redox probe for selective electrochemical sensing of p-synephrine | |
| Kurzątkowska et al. | Calix [4] arene derivatives as dopamine hosts in electrochemical sensors | |
| Prabhu et al. | Synthesis and characterization of novel imine substituted phthalocyanine for sensing of L-cysteine | |
| Chen et al. | 3-mercaptopropylphosphonic acid modified gold electrode for electrochemical detection of dopamine | |
| Gong et al. | A novel electrosynthesized polymer applied to molecular imprinting technology | |
| Deng et al. | Common materials, extraordinary behavior: an ultrasensitive and enantioselective strategy for D-tryptophan recognition based on electrochemical Au@ pL-cysteine chiral interface | |
| Adeosun et al. | Real time detection and monitoring of 2, 4-dinitrophenylhydrazine in industrial effluents and water bodies by electrochemical approach based on novel conductive polymeric composite | |
| Plesu et al. | Impedimetric detection of dopamine on poly (3-aminophenylboronic acid) modified skeleton nickel electrodes | |
| Bao et al. | Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) bearing fluoro-containing phenylboronic acid for specific recognition of glucose | |
| Jyothi et al. | Cystine coupled tyrosine modified disposable pencil graphite electrode for the simultaneous analysis of adenine and thymine | |
| Cosnier et al. | A permselective biotinylated polydicarbazole film for the fabrication of amperometric enzyme electrodes | |
| Nasraoui et al. | Flow electroanalytical system based on cyclam-modified graphite felt electrodes for lead detection | |
| Gu et al. | Catalytic amplification based on hole-transporting materials as efficient metal-free electrocatalysts for non-enzymatic glucose sensing | |
| Garcia-Mutio et al. | Controlled grafting of molecularly imprinted films on gold microelectrodes using a self-assembled thiol iniferter |