Ковалентно закрепленные реагенты на целлюлозных матрицах: перспективы применения в химических тест-методах анализа

Колодкин И.С.

Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых,

Владимир, Россия.

Молодой учёный.

Научный руководитель: Амелин В.Г.

В связи с ростом негативных факторов влияния человеческой деятельности на окружающую среду, постоянно стоит вопрос о возможности проведения оперативной оценки уровня загрязняющих веществ в окружающей среде. Для решения такого рода задач уже достаточно долгое время используются различные системы экспресс-анализа, позволяющие без применения специальных приборов и инструментов химического анализа провести оценку содержания анализируемых веществ.

Классическим способом определения содержания анализируемого вещества является визуальная оценка степени изменения окраски индикаторной бумаги после ее контакта с анализируемым раствором. Несмотря на простоту использования таких тест-систем сфера их применения ограничивается низкой чувствительностью, не позволяющей проводить анализ на уровне ПДК анализируемого вещества, и относительно большой погрешностью полученных результатов (s_r > 0,5). В связи с этим особый интерес вызывают тест-системы, использующие в своей основе принципы планарной хроматографии – тест-полосы [1]. Применение тест-систем такого рода позволяет перейти от полуколичественного анализа к количественному (s_r ≤ 0,3), так как в данном случае оценка содержания анализируемого вещества проводится по длине окрашенной или обесцвеченной зоны тест-полосы.

Предложенные в настоящее время тест-полосы в своей основе используют принципы осадочной хроматографии, что накладывает определенные ограничения на их дальнейшее развитие: малая растворимость в воде иммобилизованных на бумаге реагентов (не более 10^-3 - 5·10^{-3 М при различных значениях рН и ионной силы раствора), малая растворимость образующегося на бумаге продукта реакции (K}_s £ 10^-10), ограниченный круг реагентов, удовлетворяющих первому ограничению, предъявляемому при их подборе.

Одним из способов устранения ограничений тест-систем, использующих принципы осадочной хроматографии, является применение матриц с ковалентно закрепленными реагентами. Не смотря на относительное технологическое усложнение получения таких матриц, открывается возможность расширить круг аналитических реагентов и определяемых веществ.

Были предложены индикаторные бумаги с ковалентно закрепленными 1-нафтиламином и о-толидином.

Индикаторные бумаги с ковалентно закрепленным 1-нафтиламином было предложено использовать для количественного определения ароматических аминов (анилин, анестезин), нитрит- и нитрат-ионов. Индикаторные бумаги с о-толидином были использованы в тест-системах определения хрома (VI), пероксида водорода. Дальнейшая модификация индикаторных бумаг с закрепленным на них 1-нафтиламином позволила получить индикаторные матрицы с химически закрепленными кислотно-основными индикаторами.

Такие индикаторные бумаги было предложено использовать для количественного определения общей щелочности и кислотности растворов.

Так как на тест-системы, использующие ковалентно закрепленные реагенты не распространяется действие ограничений указанных ранее, то возможно использование матриц с химически закрепленными реагентами в тест-методах анализа, использующих концентрирование продуктов реакции на поверхности или в объеме матрицы при пропускании через нее анализируемого раствора. При этом, как показали исследования на качество проведения анализа не оказывает существенного влияния объем анализируемого раствора, пропускаемого через такую матрицу. Такой способ позволяет проводить экспресс-анализ на уровне ПДК и ниже. Исходя из того, что длина окрашенной зоны тест-полосы прямопропорциональна количеству анализируемого реагента, попавшего на поверхность тест-полосы, и соответственно количеству анализируемого раствора, прошедшего в слое индикаторной матрицы было предложено разделить тест-полосу на две раздельные части – аналитическую и насосную. Аналитическая часть – укороченный вариант тест-полосы длиной до 2 см. В качестве насосной части использовали фильтровальную бумагу или другой гидрофильный материал. Таким образом удалось существенно понизить предел обнаружения анализируемого компонента (до 10 раз).

Литература:

[1] Золотов Ю.А., Иванов В.М., Амелин В.Г. Химические тест-методы анализа. - М.: УРСС, 2002.