Мембраны мф-4ск с различным ионно-молекулярным составом в пд-сенсорах для определения новокаина, лидокаина

Полуместная К.А.,¹ Паршина А.В.²,Янкина К.Ю.³

¹ Воронежский государственный университет,

Воронеж, Россия.

Аспирант 3г.

[email protected]

² Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия. Молодой учёный.

³ Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия. Аспирант 1г.

Научный руководитель: Бобрешова О.В.

В сенсорах, аналитическим сигналом которых является потенциал Доннана на границе ионообменник/исследуемый раствор (ПД-сенсоры [1-3]) в качестве электродоактивных материалов мы используем перфторированные сульфокатионитовые полимерные (ПСП) мембраны в виде стержней, трубок. В [4] обнаружено, что использование в качестве электродоактивного материала ПД-сенсоров ПСП в форме двухзарядных катионов лизина предварительно обработанных этиленгликолем (ЭГ) при температуре стеклования полимера повышает величину отклика и чувствительность сенсора к лизину, а также его селективность к лизину в присутствии нейтральных аминокислот в водных растворах. Изменение характеристик сенсора обусловлено отличием модифицированных ПСП мембран от исходных большей концентрацией неассоциированных органических противоионов, а также изменением механизма потенциал определяющей протолитической реакции [4]. Поэтому для увеличения чувствительности и селективности ПД-сенсоров к катионам новокаина и лидокаина в водных растворах и физиологических средах было предложено исследовать ПСП мембраны с различным ионно-молекулярным составом.

В качестве объектов исследования использовалииндивидуальные водные растворы гидрохлоридов новокаина (NovHCl) и лидокаина (LidHCl), хлоридов калия и натрия с индивидуальными аналитическими концентрациями компонентов 1,0·10^-4-7,3·10^-2; 1,0·10^-4-3,7·10^-1; 1,0·10^-4-1,0; 1,0·10^-4-1,0 М соответственно. Для перевода ПСП мембран в смешанную Н⁺/Н₃N⁺C₆H₄COOH-форму образцы в исходной H⁺-форме выдерживали 30 мин в ЭГ при 110⁰ С, затем кипятили в течение 10 мин в 0,1 М растворе п-аминобензойной кислоты Н₂NC₆H₄COOH. Полученные таким образом образцы выдерживали в дистиллированной воде 24 часа, затем хранили в 0,1 М растворе Н₂NC₆H₄COOH.

Для создания ПД-сенсоров с высокой чувствительностью и преимущественной селективностью к катионам NovH⁺, LidH⁺ нами были получены образцы ПСП мембран № 1 (ПОЕ=1,02 ммоль/г.сух.п., W=10%), 2 (ПОЕ=1,12 ммоль/г.сух.п., W=4%). В качестве модификатора была выбрана п-аминобензойная кислота Н₂NC₆H₄COOH, т.к. она является структурным фрагментом новокаина. Чувствительность ПД-сенсоров на основе образцов ПСП мембран № 1, 2 к катионам Na⁺, K⁺ (23±1, 21±1 и 23±1, 21±2 мВ/pC соответственно) снижается в 1,8-2,5 раза по сравнению с чувствительностью ПД-сенсоров на основе образцов исходных ПСП мембран K⁺-форме (41±1, 48±3 и 40±1, 52±4). При этом чувствительность ПД-сенсоров на основе образцов ПСП мембран № 1, 2 к катионам NovH⁺, LidH⁺ остается высокой, порядка (30-35)±2 мВ/pC. Снижение чувствительности ПД-сенсоров на основе образцов ПСП мембран № 1, 2 к катионам щелочных и щелочно-земельных металлов может быть обусловлено частичным замещением сильных кислотных фиксированных SO₃H⁺-групп на слабо кислотные карбоксильные COOH-группы п-аминобензойной кислоты в результате протекания протолитической реакции:

(1)

Получены градуировочные уравнения (2) ПД-сенсоров на основе исходных и модифицированных образцов ПСП мембран в растворах NovHCl, LidHCl, учитывающие взаимовлияние ионов NovH⁺, LidH⁺ и H₃O⁺ на отклик сенсоров.

(2)

где ∆φ_D – аналитический сигнал ПД-сенсора (мВ); pC – отрицательный десятичный логарифм концентрации катионов NovH⁺, LidH⁺ (М); b₀ – свободный член градуировочного уравнения (мВ); b₁ – предлогарифмические коэффициенты (мВ/рС), характеризующие чувствительность определения ионов NovH⁺, LidH⁺ с помощью данного уравнения; b₂ – предлогарифмические коэффициенты (мВ/рС), характеризующие чувствительность определения ионов гидроксония с помощью данного градуировочного уравнения. Показано, что ПД-сенсор на основе ПСП мембран в Н⁺/Н₃N⁺C₆H₄COOH-форме (образцы № 1, 2) более селективен к катионам NovH⁺, LidH⁺ в присутствии ионов гидроксония, чем ПД-сенсор на основе ПСП в К⁺-форме (образцы № 2)

Литература:

[1] Бобрешова О.В., Агупова М.В., Паршина А.В., Тимофеев С.В. Пат. 2376591 РФ (2009).

[2] Бобрешова О.В., Агупова М.В., Паршина А.В. Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 9, 19-23 (2009).

[3] Бобрешова О.В., Паршина А.В., Полуместная К.А., Тимофеев С.В. Мембраны и мембранные технологии, 1, 27-36 (2011).

[4] Бобрешова О. В., Агупова М.В., Паршина А.В. Журнал аналитической химии, 6, 660-666 (2009).

Авторы выражают благодарность к.х.н. зав. лабораторией мембранных процессов ОАО «Пластполимер» (г. Санкт-Петербург, Россия) Тимофееву С.В. за предоставление образцов ПСП мембран, трубок, стержней. Работа выполнена при поддержке программы «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (проекты №8080р/12604 от 30.04.2010, №8960р/14035 от 19.04.2011, №14016 от 30.04.2011).