Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Оценка состояния биопроб по результатам детектирования массивом пьезосенсоров легколетучих аминов различного строения и алифатических кислот : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.02

Год: 2013

Номер работы: 1985

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Актуальность работы Для решения многих задач современного анализа важно изучение гетерогенных равновесий на границе раздела фаз «сорбент - газ». Такие системы широко применяются для подготовки проб (выделение и концентрирование целевых компонентов), для извлечения микропримесей, детектирования с предварительным накоплением аналита и в хроматографии. Одним из подходов в анализе газовых сред является применение химических пьезосенсоров, для которых приоритетна информация об особенностях сорбции

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Рассмотрены основные состояния биопроб, и соответствующие им газы-маркеры. Подробно изложены методики определения газов-маркеров состояния, особое внимание уделено методам анализа и раздельного определения летучих аминов и карбоновых кислот, а также математическим методам обработки данных для их раздельного определения, в том числе для оценки состояния биопроб и идентификации некоторых возбудителей болезней. Рассмотрено применение способов раздельного определения ами

1.3.1 Методы детектирования возбудителей заболеваний Методы анализа биопроб для установления наличия патогенных микроорганизмов можно разделить на две группы: прямые и косвенные. Прямыми методами определяют непосредственно возбудителя заболевания или изменения в органах, тканях по антигенам, антителам, с помощью которых ставят диагноз и назначают лечебную терапию. С применением косвенных методов анализа определяют, в основном, метаболиты микроорганизмов, вирусов (если они выделяют их), и служ

1.3.2 Методы оценки качества и степени порчи продуктов Завышенное содержание, а для некоторых пищевых продуктов и присутствие аминов и карбоновых кислот отражают либо процессы порчи, либо обсемененность различного рода микроорганизмами. По наличию и количественному содержанию летучих метаболитов микроорганизмов возможна оценка состояния пищевых систем. Определением аминов в пищевых продуктах занимается группа под руководством профессора Hua Shan Zhang [92, 96-97]. Так для определения алифатич

1.3.3 Мониторинг объектов окружающей среды Важной проблемой в современном мире остается сохранение экологии природных объектов. Причины изменения в экосистемах могут быть антропогенными и естественными, однако вклад естественных процессов в негативное изменение экологической ситуации существенно ниже. Мониторинг изменения состояния экосистем может быть проведен по определению продуктов загрязнения от различных производств, например, аминов различного рода, или естественных маркеров, например,

1.4.1 Основные методы анализа многомерных данных Методы хемометрики в основном применяются для сужения массива данных в спектральных методах или при использовании массива измерительных элементов. Большой вклад в развитие хемометрических методов и применение их в аналитической химии в России внесли Родионова О.Е., Померанцев А.Л., Вершинин В.И., Эсбенсен К. Хемометрические методы можно разделить на две группы в соответствии с двумя решаемыми задачами: исследование данных, например, классифика

1.4.2 Хемометрические методы в сенсорном анализе Для идентификации газов и ЛОС в смесях на уровне р р т использован МГК с техникой распознавания образцов или ИНС при обработке данных массива пьезокварцевых сенсоров [155-158]. Также на основе МГК в сочетании с ИНС или кластерным методом проводится оптимизация выбора сенсоров для распознавания и классификации газов [159-160]. Коллективом ученых во главе с профессором Ping Chang из 14 покрытий для ПКР выбраны 6 оптимальных для распознавания боле

1.4.3 Обработка данных при анализе реальных объектов Разработкой и применением методов хемометрики для обработки данных сенсорных систем «электронный язык» при анализе реальных объектов занимаются научные группы во главе с профессором Saverio Mannino (Италия) и Власовым Ю.Г., Легиным А.В. (Россия) [153, 181]. Часто на основе МГК строятся модели классификации реальных объектов по какому-либо признаку или мониторингу одного признака. В работах [182-185] используется МГК в сочетании с кластерным

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ В качестве объектов исследования выбрано несколько видов проб, для каждых из которых решались определенные аналитические задачи:

1) подбор эффективных модификаторов сенсоров и оптимальных условий детектирования газов-маркеров в смесях на уровне микроконцентраций; выбор критерия для возможного качественного анализа и классификации смесей. Для решения этой задачи применяли индивидуальны

2.1.1 Характеристика индивидуальных тест-веществ и их смесей В качестве тест-веществ выбраны органические соединения различных классов, соответствующие основным газам-маркерам состояния биообъекта, - алифатические и ароматические амины, карбоновые кислоты, спирты, ацетон, этилацетат (квалификации «х.ч. для хроматографии» (РеаХим)), некоторые характеристики которых представлены в табл. 11. Выбранные вещества являются газами-маркерами заболеваний желудочно-кишечного тракта, мочеполовой и эндокр

2.1.2 Реальные объекты В качестве реальных объектов исследования выбраны пищевые продукты и образцы биоматериала. Образцы биоматериала представлены 19-ю пробами цервикальной слизи женщин, как здоровых, так и с различными моноинфекциями (кандидоз, хламидиоз, гарднереллез, уреаплазмоз, вирус папилломы человека) и их сочетаниями - микст-инфекцией (наличие нескольких возбудителей одновременно), характеристика которых представлена в табл. 13. В качестве объектов анализа для проверки предлагаемого

2.2.1 Стандартные фазы и модификаторы Наиболее близким к пьезокварцевому микровзвешиванию методом анализа по используемому принципу взаимодействия аналитов в системе является газовая хроматография, в которой сорбенты для определения аминов подбирают исходя из природы не самих аминов, а их дериватов, поэтому выбор сорбентов - модификаторов ПКР для определения паров аминов осуществляли по эмпирическим данным [220]. Для изучения сорбции аминов выбраны стандартные хроматографические и другие фазы

2.2.2 Специфические покрытия ПКР Для повышения чувствительности и селективности пьезосенсоров к парам исследуемых органических веществ (кислот, аминов) в качестве сорбентов применяли кислотно-основные индикаторы (КОИ) («РеаХим», Россия), с различными константами кислотности рКа относящиеся к сульфофталеинам и азосоединениям (табл. 15). Выбор кислотно-основных индикаторов в качестве сорбентов определяется их специфическими свойствами по отношению к веществам с основными и кислотными свойствами

2.4 ДРУГИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Кроме метода пьезокварцевого микровзвешивания на разных этапах исследования применяли другие современные и стандартные методы анализа. Так изучение поверхности пленочных покрытий электродов до и после взаимодействия с аналитами проводили методом атомно-силовой микроскопии. Для сложных биопроб (пищевые продукты и биоматериал) применяли методы, по результатам которых давалась исходная характеристика состояния пробы. Для биоматериала использовали клинические методы по

2.4.1 Атомно-силовая микроскопия Для исследования локальных свойств поверхности пленок и изучения их топографических и структурных особенностей эксплуатационных свойств применяли метод атомно-силовой микроскопии (АСМ), позволяющий получить трехмерное изображение в нанометровом масштабе [232]. Анализ проводили на атомно-силовом микроскопе Solver P47-PRO (Липецкий политехнический университет) в полуконтактном режиме сканирования. Для получения топографических изображений использовали режим пост

2.4.2 Квантовохимические расчеты Для описания взаимодействия аминов с пленками стандартных хроматографических фаз (на примере пленок ПЭГ-2000 и его эфиров) и молекул остаточного растворителя (на примере ацетона), установления наиболее стабильных комплексов применяли метод Хартри-Фока в базисе 6-31+G(d,p) для оптимизации геометрии комплексов вида «растворитель-сорбент» и «сорбатсорбент» в программе Gaussian03 [233].

2.4.3 Методы анализа биоматериала Наиболее распространенным методом анализа летучих веществ биоматериала является газовая хроматография [29, 197-198]. Однако из-за сложной подготовки пробы к анализу, часто с использованием дорогостоящих реактивов (экстракция, дериватизация), а также небольшим временем «жизни» биопробы и ограниченным ее объемом в качестве дополнительных методов анализа использовали стандартные клинические методы, которые проводились в лабораториях сети клиник «Медлайн» (Вороне

2.4.4 Стандартные методы анализа пищевых продуктов Для классификации проб и сравнения технологии производства пищевых продуктов проводили оценку основных показателей качества по стандартным методикам в аккредитованной Испытательной лаборатории ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» № РОСС RU.

0001.21 ПН. 12. Выполнены определения: массовой доли влаги методом термогравиметрии (Сушильный шкаф, 103±2 °С в течение 2

ч) в соответствии с ГОСТ 9793-74 [215]. Для всех проб определены содержания хлористого нат

2.5.1 Статистическая обработка данных пьезокварцевого микровзвешивания Статистическую обработку результатов эксперимента после выявления и устранения систематических погрешностей и исключения грубых промахов осуществляли по стандартной методике с применением следующих метрологических параметров: среднее значение единичных измерений, среднеквадратичное отклонение, доверительный интервал, относительное стандартное отклонение [234, 235]. При этом алгоритм расчета статистических параметров, таких

2.5.2 Обработка многомерных данных методами хемометрики Многомерный массив данных формировали из: традиционных выходных сигналов мультисенсорнои системы - максимальных откликов сенсоров (AFmax,

Гц); площадей «визуальных отпечатков» (5"B 0 , Гц-с); и дополнительных параметров - эффективности сорбции (Д"' ж ), коэффициентов стабильности сорбции (к,), а также для реальных объектов включали время выдержки проб (t, с). Для обработки всего массива получаемых данных применяли методы

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ СОРБЦИИ ПАРОВ АМИНОВ И КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ НА ТОНКИХ ПЛЕНКАХ МОДИФИКАТОРОВ ПКР И ИХ ИДЕНТИФИКАЦИЯ В ГАЗО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЯХ Для решения многих задач современного анализа важно системное изучение гетерогенных равновесий на границе раздела фаз сорбент - газ, так как такие системы широко применяются для подготовки проб (выделение и концентрирование аналитов), для извлечения микропримесей, детектирования с предварительным накоплением аналита и в хроматографии. Актуальным направле

3.1.1 Чувствительность микровзвешивания паров аминов на тонких пленках стандартных модификаторов ПКР Эффективность сорбции в методе пьезокварцевого микровзвешивания оценивается массовой чувствительностью пленки к каждому тест-веществу чем больше чувствительность, тем меньшее количество данного соединения можно детектировать. В идентичных условиях изучена сорбция паров алифатических, циклических, ароматических аминов в статических условиях на тонких пленках модификаторов электродов ПКР. В табл

3.1.2 Особенности кинетики сорбции аминов на тонких пленках стандартных хроматографических фаз Важной характеристикой взаимодействия сорбента с парами вещества является кинетика сорбции. Особенности взаимодействия паров аналитов с тонкими пленками модификаторов ПКР можно проследить по характеру выходных кривых пьезосенсоров - хроночастотограммам, которые фактически отражают изменение массы сорбата во времени. Применяемое в эксперименте устройство и электрические схемы массива пьезосенсоров по

3.1.3 Особенности сорбции аминов на тонких пленках специфических покрытий Изученные пленки хроматографических фаз и МУНТ не позволили выделить наиболее селективные или высокоемкие покрытия электродов ПКР по отношению к аминам. Поэтому, учитывая основную природу аминов, в качестве модификаторов изучены фазы с кислотно-основными свойствами -рНиндикаторы. Чтобы подчеркнуть повышение селективности микровзвешива87 ния паров аминов различного строения будем называть тонкие пленки - с сорбаториентир

3.1.4 Выбор измерительных элементов массива «электронного носа» для раздельного детектирования аминов Набор универсальных (малоселективных) пьезосенсоров в массиве, одинаково чувствительных к наиболее распространенным газам и парам легколетучих органических соединений позволяет в большей степени оценить идентичность или степень похожести проб смесей веществ друг другу [252]. Для более дифференцированного анализа и установления различий в составе микропримесей, например, для определения газов-

3.2.1 Чувствительность микровзвешивания паров карбоновых кислот Для описания сорбционных систем с участием паров карбоновых кислот выбраны те же параметры эффективности сорбции, что и для описания сорбции паров аминов. Для обеспечения надежности детектирования паров карбоновых кислот тонкими пленками модификаторов ПКР необходимо высокая чувствительность микровзвешивания. Для всех исследуемых покрытий была рассчитана массовая чувствительность микровзвешивания паров карбоновых кислот (табл. 24)

3.2.2 Особенности кинетики сорбции карбоновых кислот Для надежного раздельного определения кислот различного строения необходимо учитывать особенности кинетики сорбции на тонких пленках сорбентов, так отличительные особенности кинетики для идентификации кислот нормального и изомерного строения можно выделить с помощью хроночастотограмм (рис.

20) AFmax, Г ц GO 50 40 зо 20 ХО О О 20 4 0 60 1,2,3 Т , С Рис. 20. Хроночастотограммы сорбции на пленке Tween паров уксусной (1), масляной (2)

3.2.3 Особенности сорбции карбоновых кислот на тонких пленках специфических сорбентов Для повышения специфичности раздельного детектирования кислот различного строения изучена их сорбция на тонких пленках кислотноосновных индикаторов. Оценена массовая чувствительность данных пленок в парах карбоновых кислот (рис. 21). Sm, Гц мЗ/г 100 БКС(эт) БКС(ац) БФС(ац) БТС(ац) МК(ац) Рис. 21. Массовая чувствительность микровзвешивания на тонких пленках кислотно-основных индикаторов паров уксусной