SURFACTANTS: THE POSSIBILITIES OF AMPEROMETRIC DETERMINATION IN LIQUID MEDIA AND THEIR ROLE IN MEDICINE

Full Text

Актуальность. Додецилсульфат натрия (лаурилсульфат натрия) – одно из самых известных и распространенных поверхностно-активных веществ во всем мире. В настоящее время он широко используется в химической промышленности и других отраслях, главным образом – в фармацевтической. Также известны случаи использования додецилсульфата натрия и в пищевой промышленности, однако, это достаточно единичные случаи. Также активно используется в фармацевтической промышленности это связано прежде всего с его основными достоинствами, среди которых можно выделить следующие: а) додецилсульфат натрия обладает дифильной природой, сочетая в себе как лиофильные, так и лиофобные свойства. Ввиду этих свойств его часто используют в качестве агента, повышающего растворимость органических средств и других труднорастворимых веществ, а также в качестве сорастворителя. б) Строго определенное количество додецилсульфата натрия, добавляемого в фармацевтические препараты (капсулы, таблетки и т.д.) способствует улучшению смачиваемости препарата, скорости его растворения и последующего распада [1, 2].

Кроме того он применяется в роли эмульгатора в эмульсиях, главным образом, для приготовления эмульсионных основ типа масло – вода (М/В), входит в состав покровных оболочек фармацевтических препаратов, поскольку материал препаратов требует нетоксичности, эластичности, отсутствия трещин и какого-либо влияния на распад, а добавление некоторого количество ПАВ в оболочку таблеток при их изготовлении, улучшает определенные характеристики фармацевтического препарата.

Положительными сторонами додецилсульфата натрия являются: дешевизна и доступность для использования; высокая степень безопасности для человека (в низких и умеренных концентрациях) и окружающего мира (учитывая высокую степень разлагаемости вещества, в сравнении с другими представителями данного класса соединений, при этом биоразлагаемость превышает 90%, токсичных продуктов при разложении не образует) [2].

Однако, существуют и недостатки, так додецилсульфат натрия, даже в небольших концентрациях может вызывать умеренное раздражение кожных покровов человека, слизистых оболочек рта и глаз при воздействии в больших количествах или в течении длительного промежутка времени. Нередко, он используется в каком-либо продукте в сочетании с другими вредными веществами, что может еще более усугубить ситуацию, вызвав аллергию. При длительном воздействии додецилсульфата натрия возможно обезвоживание клеток кожи, появление характерных признаков воспаления и даже изменения в защитном слое поверхностных кожных покровов.

Как один из компонентов большинства зубных паст додецилсульфат натрия может вызвать стоматит и возникновение язв на поверхности слизистых оболочек. Ряд ученых, в результате последовательных исследований, доказали, что ПАВ способно проникать через слизистую оболочку и кожу в клетки организма и постепенно накапливаться там. Что в дальнейшем может привести к сбоям в работе иммунной системы, вызвать различного рода поражения печени, сердца, дыхательной системы и головного мозга.

Согласно международным стандартам, концентрация додецилсульфата натрия в составе косметических средств не должна быть выше 1%. Он относится к 4 классу опасности (малоопасные вещества). Додецилсульфат натрия является пищевой добавкой E 487, однако в России в пищевой промышленности не используется.

В связи с выше сказанным, определение додецилсульфата натрия, в различных объектах является актуальной задачей. Для решения этой задачи используют различные методы определения ПАВ, среди которых можно выделить спектральные, электрохимические и хроматографические методы [3]. Но стоит обратить внимание и на внелабораторный анализ, который успешно может быть осуществлен благодаря созданию портативных устройств, представляющих собой сенсорные системы.

Поэтому цель работы заключалась в разработке амперометрического способа определения додецилсульфата натрия в модельных водных растворах сенсорами, модифицированными полимерами с молекулярными отпечатками.

Материал и методы исследования.  Определение додецилсульфата натрия в модельных растворах проводили методом прямой амперометрии. Схема установки представлена на рисунке 1, включающая источник питания, вольтметр, амперметр и амперометрический сенсор.

Амперометрические сенсоры получены методом термопринта на фольгированном текстолите, поверхность которого покрывали молекулярно-импринтированным полимером (МИП) на основе полиимида [4]. Синтез МИП осуществляли по двухстадийной методике, описанной в работах [5-7].

В работе использовали додецилсульфат натрия фирмы «NEXXO», со степенью чистоты не менее 92%. Стандартные растворы додецилсульфата натрия готовили из исходного методом последовательного разбавления в диапазоне концентраций 0.5-0.03 г/л.

 

Рис. 1. Установка для определения додецилсульфата натрия в жидких средах амперометрическим сенсором

Показатель чувствительности амперометрического сенсора вычисляли в качестве соотношения изменения силы тока к концентрации определяемого вещества, на основе холостой пробы и пробы с анализируемым раствором, согласно формуле (1):

S = ∆I / С

Полученные результаты и их обсуждение. В ходе работы установлено, что для МИП-сенсора наблюдается линейная зависимость силы тока от концентрации раствора додецилсульфата натрия (Рис.2). Данная линейная зависимость может быть описана следующим уравнением прямой:

fМИП = - 3,78*C + 7,60, R2 = 0.95.

В свою очередь для неимпринтированного полимера зафиксировали линейную незначительно убывающую зависимость, однако построение градуировки по графику может привести к большой погрешности при дальнейших вычислениях, в частности, при определении концентрации растворов.

 

Рис. 2. Зависимость силы тока от pC (-lg С) в водном растворе

1-для сенсора на основе МИП -Е487, 2-для сенсора на основе ПС

Экспериментально установленные метрологические характеристики амперометрического сенсора на основе додецилсульфата натрия, позволили установить предел обнаружения вещества, который составил 0.015 г/л.

Дополнительно провели определение додецилсульфата натрия в модельных растворах с помощью амперометрического сенсора методом «введено – найдено» (Табл. 1) [8].

Таблица 1 – Определение додецилсульфата натрия в модельных растворах с помощью амперометрического сенсора методом «введено – найдено»

Сенсор	Аналит	Введено С, г/л	Найдено С, г/л	Sr, %
МИП-Е487	Додецилсульфат натрия	0.5	0.62±0.04	4.0
		0.25	0.27±0.04	5.9
		0.125	0.126±0.009	7.8

 

В результате проведения серии экспериментов было установлено, что при снижении концентрации анализируемого вещества относительное стандартное отклонение постепенно увеличивается. Вероятнее всего, это связано с увеличением разброса данных при низких концентрациях, что приводит к увеличению стандартного отклонения.

Выводы. В работе показана принципиальная возможность использования амперометрических сенсоров с молекулярным отпечатком для определения додецилсульфата натрия в жидких средах. В большей степени это связано с тем фактом, что данный метод отличается от других методов высокой степенью избирательности, экспрессности и чувствительности, а также возможностью автоматизации и относительно невысокой стоимостью. Как показывает практика, амперометрический метод, основанный на использовании амперометрических сенсоров, является более удобным, быстрым, универсальным и, в то же время, не теряет в качестве анализа.

About the authors

Michael Evgenievich Dyadishchev

I.A. Bunin YSU Federal State Budgetary Educational Institution

Author for correspondence.
Email: alex-n-z@yandex.ru

Postgraduate student of the Department of Chemical and Biological Disciplines and Pharmacology

Russian Federation, 28 Kommunarov Street, Yelets, Lipetsk region, 399770 Russia

Natalya Victorovna Morgachev

I.A. Bunin YSU Federal State Budgetary Educational Institution

Email: alex-n-z@yandex.ru

PhD, Associate Professor, Head of the Department of Chemical and Biological Disciplines and Pharmacology

Russian Federation, 28 Kommunarov Street, Yelets, Lipetsk region, 399770 Russia

Alexander Nikolaevich Zyablov

VSU Federal State Budgetary Educational Institution,
I.A. Bunin YSU Federal State Budgetary Educational Institution

Email: alex-n-z@yandex.ru

профессор кафедры аналитической химии,

профессор кафедры химико-биологических дисциплин и фармакологии

Russian Federation, 1 Universitetskaya Square, Voronezh, 394018, Russia, 28 Kommunarov Street, Yelets, Lipetsk region, 399770 Russia

References