ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПОЗИТНОГО ЭЛЕКТРОДА НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРИТА В ВОДНЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ
Аннотация
Определение метаболитов оксида азота, в частности нитрита, в биологических средах является актуальной задачей для оценки состояния пациентов. Весьма перспективными для определения нитрита в биологических средах являются электрохимические методы. В настоящей работе показаны возможности применения композитного пастового электрода на основе многостенных углеродных нанотрубок и полиметиленового голубого (МУНТ-ПЭ/ПМГ) для вольтамперометрического определения нитрита в водных и биологических средах. Показано, что на немодифицированном пастовом электроде на основе МУНТ процесс окисления нитрита протекает со значительным перенапряжением; на вольтамперной кривой наблюдается широкий пик тока окисления с максимумом при потенциале +1000 мВ. В то же время модифицирование МУНТ-ПЭ полиметиленовым голубым приводит к снижению перенапряжения реакции окисления нитрита; потенциал в максимуме окисления - +800 мВ, на кривой наблюдается выраженный пик. В диапазоне концентраций нитрита в растворе от 2·10-5 М до 5·10-3 М наблюдается линейная зависимость величины тока окисления нитрита от его концентрации. Проведены модельные исследования композитного электрода МУНТ-ПЭ/ПМГ в плазме крови в присутствии нитрита. Сравнение вольтамперных кривых, полученных в водных растворах и в плазме крови, показало, что протекание процесса окисления нитрита в плазме крови соответствует протеканию процесса в водной среде – потенциал и высота пика окисления практически совпадают. Результаты модельных исследований в плазме крови позволяют сделать вывод о том, что электрод МУНТ-ПЭ/ПМГ потенциально может быть использован для определения нитрита в образцах плазмы крови пациентов.
Литература
Pacher P., Beckman J.S., Liaudet L. Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiol. Rev. 2007. V. 87. N 1. P. 315-424. DOI: 10.1152/physrev.00029.2006.
Sharma J.N., Al-Omran A. Parvathy S.S. Role of nitric oxide in inflammatory diseases. Inflammopharmacology. 2007. V. 54. P. 252-259. DOI: 10.1007/s10787-007-0013-x.
Pozhilova E.V., Novikov V.E. Physiological and pathological value of cellular synthase of nitrogen oxide and endogenous nitrogen oxide. Vestn. SGMA. 2015. V. 14. N 4. P. 35-41 (in Russian).
Yu M.-H., Chen M.-H., Han F., Li Q., Sun R.-H., Tu Y.-X. Prognostic value of the biomarkers serum amyloid A and nitric oxide in patients with sepsis. Int. Immunopharmacol. 2018. V. 62. P. 287-292. DOI: 10.1016/j.intimp.2018.07.024.
Yao D., Vlessidis A.G., Evmiridis N.P. Determination of nitric oxide in biological samples. Microchim. Acta. 2004. V. 147. N 1-2. P. 1-20. DOI: 10.1007/s00604-004-0212-8.
Popova V.A., Krivosheina A.A., Korotkova E.I. Voltammetric determination of ethyl nitrite. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 12. P. 9-12. DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.6040.
Tsikas D. Analysis of nitrite and nitrate in biological fluids by assays based on the Griess reaction: Appraisal of the Griess reaction in the l-arginine/nitric oxide area of research. J. Chromatogr. B. 2007. V. 851. N 1-2. P. 51-70. DOI: 10.1016/j.jchromb.2006.07.054.
Gumanova M.V. Klimushina V.A. Metel’skaya V.A. Optimization of single-step assay for circulating nitrite and nitrate ions (NOx) as risk factors of cardiovascular mortality. B. Exp. Biol. Med. 2018. V. 165. N 2. P. 284-287. DOI: 10.1007/s10517-018-4149-z.
Liu Z., Manikandan V.S., Chen A. Recent advances in nanomaterial-based electrochemical sensing of nitric ox-ide and nitrite for biomedical and food research. Curr. Opin. Electrochem. 2019. V. 16. P. 127-133. DOI: 10.1016/j.coelec.2019.05.013.
Wang Q.H., Yu L.J., Liu Y., Lin L., Lu R.G., Zhu J.P, He L., Lu Z.L. Methods for the detection and determination of nitrite and nitrate: A review. Talanta. 2017. V. 165. P. 709-720. DOI: 10.1016/j.talanta.2016.12.044.
Yáñez-Sedeño P., Pingarrón J.M., Riu J., Rius F.X. Electrochemical sensing based on carbon nanotubes. Trends Anal. Chem. 2010. V. 29. P. 939-953. DOI: 10.1016/j.trac.2010.06.006.
Barsan M.M., Ghica M.E., Brett C.M.A. Electrochemical sensors and biosensors based on redox poly-mer/carbon nanotube modified electrodes: A review. Anal. Chim. Acta. 2015. V. 881. P. 1-23. DOI: 10.1016/j.aca.2015.02.059.
Afkhami A., Soltani-Ferehgari F., Madrakian T., Ghaedi H. Surface decoration of multi-walled carbon nanotubes modified carbon paste electrode with gold nanoparticles for electro-oxidation and sensitive determination of nitrite. Biosens. Bioelectron. 2014. V. 51. P. 379-385. DOI: 10.1016/j.bios.2013.07.056.
Li Y., Liu X., Zeng X., Liu X., Tao L., Wei W., Luo S. Construction of poly(methylene blue) on carbon nano-tubes ionic liquid paste electrode for sensitive detection of nitrite. Sensor Lett. 2010. V. 8. P. 584-590. DOI: 10.1166/sl.2010.1315.
Yogeswaran U., Chen S-M. Multi-walled carbon nano-tubes with poly(methylene blue) composite film for the enhancement and separation of electroanalytical responses of catecholamine and ascorbic acid. Sensor. Actuat. B-Chem. 2008. V. 130. P. 739-749. DOI: 10.1016/j.snb.2007.10.040.
Phonklam K., Wannapob R., Sriwimol W., Thavarungkul P., Phairatana T. A novel molecularly imprinted polymer PMB/MWCNTs sensor for highly-sensitive cardiac troponin T detection. Sensor. Actuat. B-Chem. 2020. V. 308. 127630. DOI: 10.1016/j.snb.2019.127630.
Karadas N., Sanli S., Akmese B., Dogan-Topal B., Can A., Ozkan S.A. Analytical application of polymethylene blue – multiwalled carbon nanotubes modified glassy carbon electrode on anticancer drug irinotecan and de-termination of its ionization constant value. Talanta. 2013. V. 115. P. 911-919. DOI: 10.1016/j.talanta.2013.07.006.
Barsan M.M., Pinto E.M., Brett C.M.A. Electrosynthesis and electrochemical characterisation of phenazine polymers for application in biosensors. Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 3973-3982. DOI: 10.1016/j.electacta.2007.10.012.
Gholivand M.B., Ahmadi E., Haseli M. A novel voltammetric sensor for nevirapine, based on modified graphite electrode by MWCNs/poly (methylene blue)/gold nanoparticle. Anal. Biochem. 2017. V. 527. P. 4-12. DOI: 10.1016/j.ab.2017.03.018.
Metel’skaya V.A., Gumanova N.G. Nitric oxide: role in biological functions regulation, methods of determination in human blood. Laborator.Meditsina. 2005. N 7. P. 19-23 (in Russian).
Klychnikova E.V., Tazina E.V., Smirnov S.V., Spiridonova T.G., Zhirkova E.A., Borisov V.S., Godkov M.A. Correlation between biochemical parameters of oxidative stress, endogenous intoxication and regulation of vascular tone in patients with burn injury. Anesteziologiya Reanimatologiya. 2015. N 1. P. 45-49 (in Russian).
Bertotti M., Pletcher D. A study of nitrite oxidation at platinum microelectrodes. J. Brazil. Chem. Soc. 1997. V. 8. N 4. P. 391-395. DOI: 10.1590/S0103-50531997000400012.
Xu G.R, Xu G., Xu M.L., Zhang Z., Tian Y., Choi H.N., Lee W.Y. Amperometric determination of nitrite at poly(methylene blue)-modified glassy carbon electrode. Bull. Korean Chem. Soc. 2012. V. 2. Р. 415-419. DOI: 10.5012/bkcs.2012.33.2.415.
