Слайд 1Потенциометрические сенсоры для определения антибиотиков
Снесарев Сергей Владимирович
аспирант 2-го года обучения
кафедра
аналитической химии
и химической экологии
Научный руководитель:
профессор, доктор химических наук
Кулапина Елена Григорьевна
Слайд 2Антибиотики как лекарственные средства являются одними из представителей химиотерапевтических лекарственных средств.
Химиотерапия
– лечение инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований с помощью лекарственных средств, обладающих специфическим действием.
Химиотерапевтические средства действуют не на макроорганизм, а на микроорганизм – возбудитель соответствующего заболевания (либо на клетки злокачественных опухолей).
Слайд 3В зависимости от источника и способа получения химиотерапевтические лекарственные средства можно
разделить на 2 группы:
антибиотики – вещества природного происхождения либо вещества полученные путём модификации природных вещества;
синтетические химиотерапевтические средства (сульфаниламиды, нитрофураны, хинолоны, нитроимидазолы и т.д.)
Слайд 4Определение антибиотиков, как одной из групп лекарственных соединений, получивших широкое распространение,
но в то же время, обладающих потенциальной опасностью для здоровья человека, является одной из актуальных проблем современной аналитической химии.
Слайд 5Антибиотики - вещества, синтезируемые микроорганизмами и продукты модификации этих веществ, избирательно
подавляющие рост патогенных микроорганизмов, низших грибов, а также некоторых вирусов и клеток злокачественных новообразований.
Антибиотики растительного происхождения называют фитонцидами.
Слайд 6Основные группы антибиотиков
Слайд 7Количество антибиотиков
БЕТАЛАКТАМЫ
АМИНОГЛИКОЗИДЫ
ДРУГИЕ
ГРУППЫ
АНТИБИОТИКОВ
Слайд 8Рис. 1. Доли различных групп антимикробных химиотерапевтических средств в ГФ X
(незакраш) и BP 2001 (закраш) 1) пенициллины; 2) цефалоспорины; 3) другие беталактамиды; 4) аминоциклитолы; 5) макролиды; 6) тетрациклины; 7) амфениколы; 8) другие антибиотики; 9) хинолоны и фторхинолоны; 10) сульфаниламиды; 11) нитрофураны; 12) другие синтетические АХТС
Слайд 9Классификация антибиотиков по химическому строению, механизму и направленности действия
Слайд 10Классификация антибиотиков по химическому строению, механизму и направленности действия
Слайд 11Классификация антибиотиков по химическому строению, механизму и направленности действия
Слайд 12Классификация антибиотиков по химическому строению, механизму и направленности действия
Слайд 14Названия и формулы исследуемых веществ
Слайд 15Существуют различные методы определения антибиотиков: вэжх, хм-спектромметрия, микробиологические и др. методы
анализа.
Слайд 16Основные методы
Определения антибиотиков
Спектроскопические
Хроматографические
Микробиологические
Электрохимические
диффузия
в агар
фотометрия
флуоресценция
вольтамперометрия
потенциометрия
ТСХ
ВЭЖХ
Слайд 17
Спектры поглощения 5·10-5 М раствора цефотаксима при рН: 6,5 (1); 4,6
(2); 3.4 (3); 2.9 (4); 2,5 (5); 2,1 (6); 1,8 (7); 1,1 (8).
.
В нейтральной и слабощелочной среде (pH 7,3 – 9,1) антибиотики практически не разрушаются, что может быть использовано при их определении спектрофотометрическим методом.
Слайд 18Потенциометрия с ионоселективными электродами является перспективным, экспрессным, простым, доступным и дешевым
методом определения пенициллиновых антибиотиков. Потенциометрические β-лактамные сенсоры позволяют детектировать как индивидуальные антибиотики так и их суммарное содержание в различных объектах.
Слайд 19СОСТАВ МЕМБРАН СЕНСОРОВ
РАСТВОРИТЕЛЬ
ПЛАСТИФИКАТОР
(ДИБУТИЛФТАЛАТ ДБФ)
ИНЕРТНАЯ МАТРИЦА
(ПОЛИВИНИЛХЛОРИД ПВХ)
ЭЛЕКТРОДНОАКТИВНЫЙ
КОМПОНЕНТ (ЭАК)
Анионы комплексных
соединений серебра(I)
с β-лактамами
ПРОТИВОИОНЫ
Ag(β-lac)2-
Тетраалкиламмоний
(ТАА+)Br-
СЭАК - 0,7 – 3,3 масс.%; ПВХ:ДБФ = 1:3
Слайд 20Электродные функции сенсоров на основе Ag(β-lac)2TDA в растворах:
1 – ампициллина;
2 – бензилпенициллина;
3 – оксациллина; 4 - цефазолина
б) Ag(Ox)2TDA;
Потенциалопределяющей является реакция ионного обмена на границе мембрана/раствор, с предварительно происходящей диссоциацией ионообменника в фазе мембраны:
Ag(β-lac)2- · TDA+ ↔Ag(β-lac)2- + TDA+
(диссоциация ионообменника и комплекса в фазе мембраны),
β-lac-м ↔ β-lac-р,
Е=Е0- 2,3RT/F ·lgCβ-lac.
а
б
в
а) Ag(Am)2TDA;
в) Ag(Cef)2TDA
Слайд 21ΔE = 2-4 мВ/сут;
Время отклика = 30 – 60 сек;
Срок
службы – 2 месяца.
Сравнительные характеристики электроаналитических свойств сенсоров на основе β-lac-TAA и Ag(β-lac)2-TAA в растворах антибиотиков
ΔE = 2-4 мВ/сут;
Время отклика = 90 – 120 сек;
Срок службы – 3 месяца.
Слайд 22Экспрессное и точное количественное определение β-лактамных антибиотиков в биологических жидкостях организма
необходимо для оценки физиологических и биохимических процессов, протекающих в результате их метаболизмов в организме, для корректировки и оптимизации курса лечения.
Слайд 23Нами разработаны методики потенциометрического определения β-лактамных антибиотиков в лекарственных и биологических
средах, а также общая методология раздельного определения β-лактамных антибиотиков в фармацевтических препаратах и модельных растворах с использованием массивов слабоселективных сенсоров и метода искусственных нейронных сетей.
Слайд 25Результаты ионометрического определения β-лактамных антибиотиков в лекарственных формах (n=3, р=0,95).
Слайд 26Табл. 6 Определение β-лактамных антибиотиков в лекарственных формах различного срока хранения
(Fтеор. = 19,00; n=3; P=0,95)
Слайд 27Компонентами жидкости ротовой полости являются хлориды, карбонаты, фосфаты и другие соли
натрия, калия, кальция и магния. Концентрация электролитов неодинакова. Жидкость ротовой полости содержит органические вещества, которых в 2-3 раза больше, чем минеральных солей
В составе жидкости ротовой полости выделяются различные белки, свободные аминокислоты, некоторые углеводы, мочевина, аммиак и другие вещества.
ЖРП достаточно богата ферментами, она обладает способностью активно расщеплять углеводы
Слайд 28Методика пробоподготовки ЖРП.
Сбор ЖРП производится не ранее, чем через 15
мин. после еды, перед сбором рекомендуется прополоскать ротовую полость. В чистые полиэтиленовые пробирки собирают ЖРП, центрифугируют ее в течение 10 мин. при скорости 3500 об/мин для осаждения твердых остатков пищи. Для удаления остаточных белков проводят их осаждение. В супернатант V = 7,5 мл вводят 0,5 мл 0,12 M NaOH, 2 мл 0,03 М ZnSO4 и вносят стандартные растворы антибиотика, центрифугируют еще 5 минут. Разведение составляет ¼. Надосадочную жидкость отбирают в ячейку (3-5 мл), погружают электрод и при перемешивании измеряют величину ЭДС. Предварительно электрод кондиционируют в ЖРП без антибиотика. Электрод сравнения – хлоридсеребряный.
Слайд 29Зависимость электродного потенциала сенсоров от концентрации ампициллина в водных растворах (1-2)
и на фоне ЖРП (3-4): ЭАК – Ag(Am)2TDA (1,3); Ag(Am)2DMDSA (2,4)
Слайд 30Результаты определения антибиотиков в пробах жидкости ротовой полости здоровых людей с
внесенными добавками (n=3; P=0,95)
Слайд 31Фармакокинетическая кривая концентраций амоксициллина (действующего вещества «Флемоксин-солютаба») в жидкости ротовой полости
больного с инфекцией верхних дыхательных путей после перорального приема препарата в дозе 500 мг.
Слайд 32 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ
МУЛЬТИСЕНСОРНОГО АНАЛИЗА
CМЕСИ
2-Х КОМПОНЕНТНЫЕ
3-Х КОМПОНЕНТНЫЕ
ампициллин-оксациллин
амоксициллин – ампициллин
бензилпенициллин-ампициллин
ампициллин-цефазолин
бензилпенициллин, оксациллин и ампициллин
амоксициллин, ампициллин и оксациллин
цефазолин, ампициллин и оксациллин
цефазолин, цефтриаксон, цефотаксим
Слайд 35Для обработки аналитических сигналов от массива сенсоров использовали метод искусственных нейронных
сетей (ИНС).
Применялась ИНС с обратным распространением ошибок, состоящая из:
10 нейронов в первом слое;
6 нейронов во втором слое;
3 нейронов в третьем слое.
активационная функция – сигмоида, скорость обучения 0,1; момент 0,9; число эпох 20000.
Число калибровочных растворов, используемых для обучения нейронной сети, составляло 15-40.
Слайд 38Антибиотики применяются в медицине, ветеринарии, пищевой промышленности при консервировании, для обработки
пищевых продуктов при их транспортировке.
В связи с этим требуется контроль за содержанием антибиотиков в лекарственных веществах, биологических жидкостях организма человека и животных, продуктах питания, сточных водах фармацевтических предприятий и других объектах.
Слайд 39Для количественного определения антибиотиков применяются микробиологические, различные варианты хроматографических методов (ВЭЖХ,
ЖХ, ионообменная, хромато-масс-спектрометрия), спектрофотометрические, кинетические, флуориметрические, хемилюминесцентные, инверсионная вольтамперометрия, электрокаталитическое определение с модифицированными электродами, потенциометрия с ионоселективными электродами и импринтированными материалами.
Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Выбор метода зависит от доступности оборудования, наличия персонала, знающего данное оборудование, от количества анализов и их частоты, степени точности и других обстоятельств.