Upload
ajay
View
76
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE ZA ODREĐIVANJE RAZLIČITIH ANALITA. Doc. dr Nataša Pejić. * Farmacetski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd , E-mail : pejicnata @yahoo.com. Primena OHS u analiti čkim određivanjima. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
doc. dr Nataša Pejić 110.11.2010
KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA
RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODEZA ODREĐIVANJE RAZLIČITIH ANALITA
Doc. dr Nataša PejićDoc. dr Nataša Pejić **FarmacetskiFarmacetski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beogradfakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, E-mail, E-mail: : [email protected]
doc. dr Nataša Pejić 210.11.2010
Savremena ispitivanja oscilatornih hemijskih sistema (OHS)
imaju dva glavna aspekta:
Primena OHS uanalitičkim
određivanjima Dizajniranje novih
oscilatornih reakcijai rasvetljavanje njihovog složenog mehanizma sa
fizičko-hemijske tačke gledišta
doc. dr Nataša Pejić 310.11.2010
Primena OHS u analitičkim određivanjima
Od 1999. do 2004. god.: oko 50 radova
(u preglednom radu: J. Gao, Pak. J. Biol. Sci. 8 (4) 512, 2005.
Od 2005. godine: oko 60; naša grupa 8 radova
(u preglednom radu: N. Pejić, Hem. ind., 63 (5a) 455, 2009.
Određivanje elemenata u tragovima: npr. talijum (LOD 1012 M)
(P. Strizhak, at all., Anal. Chim. Acta, 428, 15, 2001 )
doc. dr Nataša Pejić 410.11.2010
Izuzetno korisna alatka za:
određivanje vrlo niskih koncentracija pojedinačnih jedinjenja
simultano određivanje nekoliko jedinjenja u smeši, bez njihovog prethodnog odvajanja
KINETIČKI KINETIČKI
METOD
doc. dr Nataša Pejić 510.11.2010
1. Monotonom režimu:
exp. dobijeni signal reflektuje reakcionu brzinu, koja zavisi od c jedinjenja koje se određuje; određivanje se zasniva na merenju instrumentalnog signala i njegovog poređenja sa kalibracionom krivom
2. Oscilatornom (regularne oscilacije, kvazi periodične, oscilacije udvojenog perioda, deterministic chaos, itd.)
analiza perioda, amplitude, Ljapunovog eksponenta, itd.
Kinetički metod se bazira na sposobnosti ispitivanog jedinjenja da menja kinetičke parametre oscilatorne hemijske reakcije
Primenjuje se u različitim dinamičkim režimima OHS:Primenjuje se u različitim dinamičkim režimima OHS:
doc. dr Nataša Pejić 610.11.2010
PULSNA PERTURBACIONA TEHNIKA
Za ispitivanje nelinearnih sistema koja se zasniva na analizi odgovorasistema na POBUDU izazvanu SPOLJAPOBUĐIVANJE (PERTURBACIJA): trenutni porast c neke reak. vrste snižavanje c promena T hν, itd.
1.PULSNE (diskretne): naglo ubrizgavanje perturbujuće vrste (ili više)PERIODIČNEKONSTANTNE TOKOM ODREĐENOG VREMENA2. Perturbaciona analiza se može primeniti nezavisno od ispoljene dinamike sistema
KONCENTRACIONE PERTURBACIJE
Jimenez-Prieto R., Silva M., Perez-Bendito, Analyst,
23 (1998) 1R.
Koncentracione perturrbacije se svrstavaju u 2 grupe prema:
1. dužini trajanja i 2. osobina ustaljenog stanja koje se perturbuje
doc. dr Nataša Pejić 710.11.2010
Bazira se na uzastopnim perturbacijama matrice koja se nalazi u
stabilnom stacionarnom stanju,
naglim, uzastopnim ubrizgavanjem analita (ili standarda) u reakcioni sistem
Ukoliko je mešanje dovoljno brzo, u sistemu se trenutno
uspostavlja novo stanje; potonja evolucija sistema je potpuno
određena imanentnim svojstvima matrice i ni na koji način ne zavisi
od primenjene perturbacije diskretne, pulsne perturbacije
METOD: Pulsna Perturbacija Oscilatornog reakcionog sistema koji se nalazi u Stabilnom Stacionarnom Stanju (PPOSSS)
doc. dr Nataša Pejić 810.11.2010
Dodavanje malih količina ispitivanog analita u oscilatornu reakciju (kao matricu) menja neke od njenih
svojstava što se može iskoristiti za postavljanjeanalitičkog protokola za određivanju različitih supstancija
Predloženi metod bazira se na potenciometrijskom praćenju odgovora matričnog sistema na koncentracione perturbacije; matrični sistem se nalazi u neravnotežnom
stabilnom stacionarnom stanju (i u blizini bifurkacione tačke)
Pulse Perturbation of the Oscillatory reaction system in a Stablenon-equilibrium Stationary State
PPOSSS metod
doc. dr Nataša Pejić 910.11.2010
Perturbaciona analiza
Izbor dinamičkog stanjamatrice koje će biti perturbovano
Izbor matrice
Neophodni koraci u PPOSSS metodi:
BL
sss
doc. dr Nataša Pejić 1010.11.2010
Oscilatorni ekstremna osetljivost nelinearnih hemijskih sistema na
male promene spoljašnjih faktora (T, p, protoci, mešanje, h) kao matrica se može koristiti bilo koja oscilatorna reakcija
BL reakcija: Bogastvo evolucije, vrsta i reakcionih puteva Poznavanje njene formalne kinetike i dinamike u širokoj
faznoj oblasti Relativno dobrog poznavanja mehanizma Bliska autorima
Zašto oscilatorni i zašto Bray-Liebhafsky (BL) oscilatorna reakcija?
1. korak u primeni PPOSSS: IZBOR MATRICE
doc. dr Nataša Pejić 1110.11.2010
CSTR (Continously feed well stired tank reactor): Dobromašajući protočni reaktor
otvoren hemijski istem (sa okolinom razmenjuje E i m) u ovom slučaju postoji kontinuirani protok reaktanata i produkata brzine protoka mogu se menjati procesi unutar reaktora ne zavise samo od hemizma, već i od brzine protoka m, odnosno t koje supstancije provedu u reaktoru
APARATURA
doc. dr Nataša Pejić 1210.11.2010
Reaktanti se pomoću P1 const. dovode iz rezervoara u reakcionu posudu pojedinačno i trenutno mešaju (idealno); izlazni protok ima isti sastav i T kao homogena smeša u rezervoaru. V tečnosti se održava pomoću P2.
Shematski prikaz CSTR
doc. dr Nataša Pejić 1310.11.2010
Peristaltičke pumpe
I
S
M
A
T
E
C
H
OLE DICH
doc. dr Nataša Pejić 1410.11.2010
Kako radi peristaltička pumpa?
petokanalna pumpa
srce PP su kanali (roleri (2, 3 ili 6))
doc. dr Nataša Pejić 1510.11.2010
Kontrolni parametri koji karakterišu protočni reaktor
Ukupna zapreminska brzina protoka, v ( mL s1):
n
iivv
1
*0 ii
i Rv
vR
V
vj 0
0
1
jv
V
odvod
A
utok
A
reak
A
CSTR
A
dt
dc
dt
dc
dt
dc
dt
dc
.
Koncentracije protoka Ri0 reaktanta Ri ( mol dm3):
Specifična brzina protoka, j0 ( s1):
Rezidentno vreme (vreme obnove), ( s):
Promena koncentracije bilo koje reakcione vrste u vremenu (T=const., mešanje trenutno i kada se reakcija odvija u unutrašnjosti reak. suda, a ne na zidovima istog):
doc. dr Nataša Pejić 1610.11.2010praznepune mm
V
Kalibracija pumpe (creva)
Određivanje: eksperimentalnih protočnih koncentracija reaktanata osetljivosti creva na dotok reaktanata specifične brzine protoka
Gravimetrijski: meri se zapreminska brzina protoka reaktanta (u mL min1) Iz vremena i V vode koja se dovodi protokom:
doc. dr Nataša Pejić 1710.11.2010
0 5 10 15 20 25 30 35 400
1
2
3
4
5
v, m
L m
in-1
obrt min-1
Kalibraciona kriva (viton creva) za KIO3 i H2SO4
Za ostale vrednosti brzine obrtaja PP, koeficijent protoka dobija se množenjem određene vrednosti brzine obrtaja (obrt min1) sa koeficijentom protoka od 1 obrt min1 ( npr. = 0,014 min1)
Iz zapreminskih brzina protoka reaktanata (za brzinu obrtaja pumpe od 1 obrt min1) i VU =22,2 mL, koeficijent protoka iznosi:
j0 = 0.319 mL min-1 / 22.2 mL = 0.014 min1
doc. dr Nataša Pejić 1810.11.2010
jo = 4.5103 min1 4.5103min1 1 obrt min1 / 0.014 min1 0.32 obrt min1 = 0.32 rpm
Protočna (inflow) c reaktanta (npr. KIO3):
Rezidentno vreme:
MKIOvvv
vKIO
OHSOHKIO
KIOo
2*33 105.7
22423
3
min2.222min0045.0
11
PRIMER: Na koliko obrtaja treba podesiti pumpu da bi jo = 4.5103 min1
doc. dr Nataša Pejić 1910.11.2010
Optimizacija reakcionih uslova
2. korak u primeni PPOSSS: IZBOR DINAMIČKOG STANJA KOJE SE PERTURBUJE
Lociranje položaja aktuelne bifurkacione tačke
(BT) u parametarskom faznom prostoru bifurkaciona analiza Izbor dinamičkog stanja koje će biti perturbovano i Uticaj izabranog dinamičkog stanja na osetljivost
matričnog sistema
doc. dr Nataša Pejić 2010.11.2010
Ispitivanje uticaja parametara (kontrolnog) na dinamiku matrice;
kontrolni parametri: T, jo ili c protoka
Bifurkacija predstavlja prelazak sistema iz jednog evolutivnog oblika u drugi, tj. jedne dinamičke strukture u drugu, pri promeni nekog od kontrolnih parametara
Određivanje kritičnih vrednosti parametara na kojima se menja dinamika sistema
bifurkaciona tačka utvrđivanje načina na koji se menja dinamika sistema (tip bifurkacije)
BIFURKACIONA ANALIZA
Pejić N. i aut., Bull. Chem. Soc. Jpn., 80, 1942, 2007
(a)(a)
(b)(b)
Sl. 1. Vremenska evolucija BLreakcije
Sl. 2. Bifurkacioni dijagram
Bifurkaciona tačka :TTBTBT = 43.2 = 43.2 CC
doc. dr Nataša Pejić 2210.11.2010
Izbor dinamičkog (ih) stanja koje (a) će biti perturbovano (a)
U zavisnosti od početnih eks. uslova dobijaju se različita dinamička stanja matrice (Sl. 1)
Dobijen je bifurkacioni
dijagram (Sl. 2 a)
Nađena je bifurkaciona tačka (Sl. 2 b)
Izbor stabilna
stacionarna stanja u
okolini bifurkacione
tačke za izvođenje
perturbacija
2323doc. dr Nataša Pejićdoc. dr Nataša Pejić10.11.201010.11.2010
IZBOR ANALITA(reakcione vrste)
za PPOSSS
Oni koji su esencijalne za dobijanje oscilacija i postoje kao
reaktanti, intermedijeri ili
produkti u matrici
oni koje nisu direktni učesnici reakcija
koje čine mehanizam
osc. razlaganja H2O2, ali moraju
da reaguju sa nekom od komponenti matrice
2424doc. dr Nataša Pejićdoc. dr Nataša Pejić10.11.201010.11.2010
ANALITI
Flavonoidi: kvercetin,
rutin, hesperidin, itd.
Alkaloidi: morfin,
O-acetil morfin,tebain,
kodein, itd. Paracetamol
Askorbinska kiselina
Vitamini:Vitamini:tiamin (B1),tiamin (B1),
riboflavin (B2),riboflavin (B2),niacin (B3),niacin (B3),
piridoksin (B6),itd.piridoksin (B6),itd.
Peroksidaza,katalaza
Mokraćna kiselina
itd...
10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić 25
UZORCIZA PPOSSS
Do sada…
doc. dr Nataša Pejić 2610.11.2010
3. korak: PERTURBACIONA ANALIZA
ANALIT: HESPERIDIN (Hesp)
REALNI UZORAK
Flavonoid, Flavanon
Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem, 381, 775, 2005
2710.11.2010
Osnovni standardni rastvor Hesp., rastvaranjem Hesp. u 70% metanolnom rastvoru; rastvori nižih koncentracija pogodnim razblaživanjem osnovnog
Standardni rastvori
Kapsule (po deklaraciji proizvođača
sadrže 751 mg Hesp i 1 mg vitamina C)
Izmereno 20 kapsula i rastvarena srednja masa jedne kapsule u 500 mL 70% metanola i rasvor filtriran
Đus (Bravo) (Ručno izceđen)
1 mL đusa (komercijalnog, ili ručno izceđenog) pomešano sa 4 mL 70% metanola; smeša centrifugirana, supernatant filtriran i razblažen 70% metanolom
Vino 2 mL belog vina u 50 mL 70% metanola
doc. dr Nataša Pejić 2810.11.2010
matrica se perturbuje analitom injektiranjem određene zapremine alikvota direktno u matricu
evolucija matrice prati se potenciometrijski (Pt i Ag/AgCl elektrode)
Intenzitet perturbacija injektirana c analita
dinamička c analita (u reak.
sistemu)g mLg mL11,, mol Lmol L11, , molmol
2929Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381,Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005 775, 2005
10.11.201010.11.2010
Analitički signal Em = Ep ─ EsEm = Ep ─ Es
injektiranje injektiranje c Hesp u matricu c Hesp u matricu
doc. dr Nataša Pejić 3010.11.2010
Generalna analitička procedura
Reakciona posuda (T = 60.0 C i zaštićena od h) se puni reaktantima, R1 KIO3, R2 H2SO4 i R3 H2O2 pri maksimalnoj brzini obrtanja pumpe P1 Nakon 330, prekida se dotok reaktanata, višak reakcionog rastvora odvede pomoću P2. Na ovaj način osc. evolucija BL reakcije startuje u uslovima zatvorenog reakcionog sistema. Nakon 23 oscilacije (posle ~ 30 min) ponovo se uključuje dotok reaktanata na određeni jo, a kontrolni parametar (T, koncentracije protoka ili jo) podese se na vrednost radnih uslova (stabilno stacionarno stanje u okolini bifurkacione tačke)
Perturbacije
3131Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 389,Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 389, 2009, 2007 2009, 2007
10.11.201010.11.2010
II IIII IIIIII
I I tranzijentne oscilacije tranzijentne oscilacije
II II stabilno stacionarno stanje u okolini b.t. stabilno stacionarno stanje u okolini b.t.
III III potenciometrijski zabeleženi odgovori potenciometrijski zabeleženi odgovori
3232doc. dr Nataša Pejićdoc. dr Nataša Pejić10.11.201010.11.2010
Različiti analiti imaju i različite oblike odgovora
10.11.201010.11.2010 doc. dr Nataša Pejićdoc. dr Nataša Pejić 3333
Strukturno slična jedinjenja imaju različite oblike odgovora
flavon
Flavonoidi:
flavanon
flavanon
23
doc. dr Nataša Pejić 3410.11.2010
Praktične osobine
Praktičan rad
Vreme
Cena
Bezbednost
Smetnje
Tačnost
Preciznost
Specifičnost/Selektivnost
Osetljivost
Reprezentativnost
VODEĆI ASPEKTI METODE
Karakteristike PPOSSS
doc. dr Nataša Pejić 3510.11.2010
Validacija analitičke metode
Postupak utvrđivanja i provere karakterističnih analitičkih parametaraPostupak utvrđivanja i provere karakterističnih analitičkih parametarakoji su dobijeni eksperimentalnokoji su dobijeni eksperimentalno
Ispitivana supstancija: svaka supstancija koja se može odrediti Ispitivana supstancija: svaka supstancija koja se može odrediti analitičkim metodom (npr. aktivna supstancija, pomoćna supstancija,analitičkim metodom (npr. aktivna supstancija, pomoćna supstancija,
nečistoća, konzervans)nečistoća, konzervans)
doc. dr Nataša Pejić 3610.11.2010
Analitički parametri validacije
linearnilinearni opseg (analitički opseg) opseg (analitički opseg) osetljivostosetljivost LLOD (dokazivanja)OD (dokazivanja) LOQ (određivanja)LOQ (određivanja) preciznostpreciznost tačnost, tačnost, ricaveryricavery selektivnostselektivnost (specifi (specifiččnostnost))
Karakteristike analitičke procedure i metode(analitički parametri):
Kao i: pogodnost sistema, robusnost i stabilnost analitičkih rastvora
Nisu svi para
metri
uvek podjednako zn
ačajni!
3737doc. dr Nataša Pejićdoc. dr Nataša Pejić10.11.201010.11.2010
Linearnost
Pokazuje da su rezultati ispitivanja direktno, ili uz korišćenje dobro def. matem. transformacije, proporcionalni c
Treba je potvditi koristeći najmanje 5 c
Na osnovu dobijenih rezultata (y) izračunavaju se parametri regresione jed.
Y = A X + B: Nagib (OSETLJIVOST METODE)
odsečak korelacioni koeficijent (r)
apsolutna vrednost izraza: (Yizrač Yizm)/Yizrač
RSD
Linearnost je potvrđena ako je:
r > 0.995
apsolutna vrednost izraza: (Yizrač Yizm)/Yizrač 0.03
Koriste se validirani statistički programi: ORIGIN, MS EXCEL
3838Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381,Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005 775, 2005
10.11.201010.11.2010
1Hespm gmL/clog4,103,5mV/E
Regresiona jednačina:
10 100
-25
-20
-15
-10
-5
0
A 5.32519 0.64903B -10.42717 0.33803------------------------------------------------------------
R SD N P-------------------------------------------------------------0.99634 0.62574 9 <0.0001
log (c/gmL-1)
Em/m
V
Linearni opseg: 7,55Linearni opseg: 7,55599,4 599,4 gmLgmL11
R = 0.9963 R = 0.9963
doc. dr Nataša Pejić 3910.11.2010
LOD i LOQ ICH ICH: International Conference of Harmonization: International Conference of Harmonization
LODnajmanja c koja realno može biti detektovana (analitička osetljivost) c analita za koju je instrumentalni odgovor 3 puta veći nego SD instrumentalnog šuma: LOD = 3 S/N
ODREĐIVANJE: zavisi od metode (da li je metoda instrumentalna, ili neinstrumentalna)
LOD=3 SD/a
odnos signal-šum
S/N= 2:1 ili 3:1
doc. dr Nataša Pejić 4010.11.2010
LOQ najmanja c analita koja realno može biti određena (merena) c analita za koju je instrumentalni odgovor 10 puta veći nego SD
instrumentalnog šuma: LOD = 10 S/N
ODREĐIVANJE: Isto kao LOD
Neinstrumentalna:LOD=10 SD/aSDstandardna devijacijaa nagib kalibracione prave
doc. dr Nataša Pejić 4110.11.2010
LOD i LOQ kod PPOSSS
Y = YB + 3 SD (1)YY vrednost merenog signala (potencijal)vrednost merenog signala (potencijal)
YYBB – vrednost signala slepe probe – vrednost signala slepe probe
SD – standardna devijacija određivanja oko regresione linijeSD – standardna devijacija određivanja oko regresione linije
YYBB = E = ESS i i izraz (1) postaje:izraz (1) postaje:
EELODLOD= E= ESS +3 SD +3 SD (2) (2) EEPLPL – potencijal koji bi dala c analita koja odgovara LOD – potencijal koji bi dala c analita koja odgovara LOD
Iz izraza (2) dobijamo:Iz izraza (2) dobijamo:
EEPLPL E ESS = = EELL = 3 SD = 3 SD
rrazlika pot. koja odgovara c analitaazlika pot. koja odgovara c analitakoja prestavlja Lkoja prestavlja LOODD
standardna devijacija oko standardna devijacija oko bazne linijebazne linije
LOD
doc. dr Nataša Pejić 4210.11.2010
LOQ Isto kao LOD, početna jednačina:Y = YB + 10 SD
Experimentalno se određujuExperimentalno se određuju: : najmanja cnajmanja c analita analita u uzorku koja može biti određena sau uzorku koja može biti određena sa prihvatljivom preciznošću i tačnošćuprihvatljivom preciznošću i tačnošću
doc. dr Nataša Pejić 4310.11.2010
repetabilnost ili reproduktivnost :
def.
u realnom experimentu, slučajne veličine se ne raspodeljuju na ovaj način (Gausova raspodela), već raspodela odgovara Studentovoj raspodeli:
n
RSDtRSD
*
1
2
n
xxS si
sx
SRSD
t – faktor Studentove raspodele, P=0.05 i određeni broj st. slob.; kada je broj merenja veći od 30, RSD se poklapaju
Preciznost
Prihvatljiva RSD: 1.5 – 3 %
doc. dr Nataša Pejić 4410.11.2010
slaganje između vrednosti koje su dobijene predloženim metodom i poznatom vrednošću (npr. deklarisanim u tableti, ili određenim nekim drugim metodom)
Def. ricavery vrednostima:
RCV = (nađena c/poznata c) 100
metod standardnog dodatka
Tačnost
Prihvatljiva RCV: 95 – 105%
Mož
e i u
pore
đivan
jem sa
met
odom
koja
je p
otvr
đena
kao
tača
na, il
i
Analiz
om st
and.
ref.
mater
ijala
doc. dr Nataša Pejić 4510.11.2010
Sposobnost analitičke metode da detektuje razliku između supstancije koja se analizira i drugih supstancija koje su prisutne u uzorku tj.
tolerancija metode na prisustvo mogućih interferenata (drugih komponenata u uzorku)
Specifičnost/Selektivnost
Def. kao vreme potrebno da se matrični sistem vrati u stabilno stanje nakon izvršene perturbacije (ST) (uzoraka h1)
Pri instrumentalnom određivanju,
specifična metoda daje signal koji isključivo odgovara analitu, a
selektivna je metoda kojom sastojci daju zasebne signale i međusobno ne utiču na rezultati
Frekvencija uzorkovanja
Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005
4610.11.2010
Analit hesperidin H2SO4o = 5,5102M, KIO3o = 5,9102M, H2O2o = 2,0101 M, j0 = 2,9102 (τ = 34.5 min), T = 42,9C
Linearni opseg/ g mL1 7,6 ─ 599,4
Parametri reg. jednačine:
Odsečak / mg dm-3
Nagib / mV/dekadi
Regresioni faktor
5,3
─10,4
0,996
LOD / mg dm-3 0,65
LOQ / mg dm-3 1,95
RSD / % 3,1
RCV / % 98,3
Frekvencija uzorkovanja/h1 12
REZULTATI
doc. dr Nataša Pejić 4710.11.2010
VALIDACIJA PPOSSSOdređivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino)
Tačnost
RCV: metod standardnog dodatka RCV: metod standardnog dodatka računata za dodatak 100 računata za dodatak 100 g mLg mL1 1
100)dodata.tj,poznata(c
.)jednac.regrizdobijena(c(%)RCV
doc. dr Nataša Pejić 4810.11.2010
VALIDACIJA PPOSSSOdređivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino)
Selektivnosttolerancija metoda na vrsta (analiza uticaja na određivanje 67.7 gmL1 Hesp)
TO = [M interferent] / [M Hesp]; ako zajedničkog injektiranja sa Hesp u matricu ne ne dovodi do greške Em 5%
doc. dr Nataša Pejić 4910.11.2010
kvercetin
rutin
naringin
askorbinska kiselina
S2O32
Cr2O72
IO4
Tipični potenciometrijski odgovori BL sistema dobijeni
injektiranjem 67,7 gmL1 Hesp u prisustvu nekih interferenata
doc. dr Nataša Pejić 5010.11.2010
Dodata jedinjenja i jonia TO
Mg2+ 5000
Li+, Na+, K+, NH4+,
glukoza, fruktoza 1500b
HPO42-, H2PO4
-, CO32 700b
Limunska kiselina 500b
Askorbinska kiselina 400
Karbamid, Ca2+ 200b
Fe3+, Zn2+ 100b
Cu2+ 35
I-, F- 25
Cd2+, Mn2+, SO42- 10
IO3- 8
Naringin (N), narirutin (NA)
7
Br-, kvercetin (Q), morin (Mor), rutin (Rut)
5
ClO4-, Cl-, S2O8
2 1
MnO4-, Cr2O7
2 0.8
IO4- 0.1
Tolerancija predloženog metoda na eksterna jedinjenja i joneTolerancija predloženog metoda na eksterna jedinjenja i jone
analit
erferentint
c
cTO
aHesp = 67,7 gmL1bMax. testiran odnos
Metod je prihvatljivo selektivan
doc. dr Nataša Pejić 5110.11.2010
Određivanje koncentracije Hesp u realnim uzorcima
doc. dr Nataša Pejić 5210.11.2010
uzorci c g mL1 SD g mL1 RCVRSD %
Različiti brendovi đusa od pomorandže
1 166.3 6.2 101.2 3.9
2 264.7 5.9 101.2 3.9
3 144.6 9.1 101.2 3.9
4 174.2 8.3 101.2 3.9
Ručno isceđen đus od pomorandže
1 176.8 97.6 2.7
2 114.5 95.2 4.8
3 280.0 73.9 101.2 2.7
4 190.2 101.2 3.0
5 298.3
Opseg: 114.5 298.3
Csr = 223.5
103.2 3.0
belo vino
1 10.1 0.4 101.8 4.1
2 5.0 0.6 104.7 3.9
doc. dr Nataša Pejić 5310.11.2010
Predloženi metod ima dobre analitičke atribute: LOD, preciznost i tačnost: 0,65 gmL1, 3,1% i 98,3%, respektivnoRelativno dobru frekvenciju uzorkovanja od 12 uzoraka h1
Prihvatljivo selektivan (npr. uspešno određena koncentracija u vinu, iako je uzorak složen) Nije potrebna sofisticirana opremaPriprema uzorka je jednostavna (nema dugačkih ekstrakcionih procedura)
ZAKLJUČAK
doc. dr Nataša Pejić 5410.11.2010
određivanje pojedinačnih aktivnih komponenata u kompleksnim uzorcima (bez dugačke ekstrakcione procedure); može se koristiti za direktnu analizu uzoraka koji sadrže jedino jedno dominantno jedinjenje (npr. jedan dominantan flavonoid ili jednu aktivnu komponentu u uzorku)
Oblasti primene PPOSSS, generalno:
na osnovu oblika potenciometrijskog odgovora može se kontrolisati kvalitet farmaceutskog preparata (različita jedinjenja imaju i različite oblike odgovora (slajd 32.)
Omogućava određivanje aktivne komponente: U farmaceutski doziranim oblicima (flavonoidi, paracetamol,
askorbinska kiselina, vitamin B, acetilsalicilna kiselina, alkaloidi). Uspešnost određivanja zavisi od odnosa aktivnih komponenata prisutnih u farmaceutiku (ekcipiensi mogu biti smetnja za određivanje određene aktivne komponente leka)
biološkim fluidima (urin i krvna plazma) i eventualno, različitih supstancija u hrani i biljkama
10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić 55
Tipični potenciometrijski odgovori BL sistema dobijeni injektiranjem:(a) Urina (popijena tableta C vitamina)(b) Čiste mokraćne kiseline
doc. dr Nataša Pejić 5610.11.2010
Veća osetljivost u odnosu na neke metode (pmol) Različiti analiti imaju različite oblike potenciometrijskih odgovora, što
može biti od velikog značaja za mogućnost identifikacije supstancija u složenim uzorcima
Mogu se istovremeno određivati 2 analita (npr. mokraćna kiselina i askorbinska kiselina)
Mogućnost određivanja relaksacionih vremena i ispitivanje hemijske reaktivnosti analita
Nije potrebno testiranje oscilatorne faze za najbolji odgovor na perturbacije, kao ni merenje njihove frekvencije pojednostavljivanje procedure i skraćenje vremena potrebnog za izvođenje cele analize
i generalno: ne zahteva skupu opremu, kao ni dugačku ekstrakcionu proceduru
Prednosti PPOSSS
doc. dr Nataša Pejić 5710.11.2010
Ograničenja
Nemogućnost istovremenog određivanja većeg broja jedinjenja
Ispitivani analit mora hemijski interagovati sa matricom, kao i kod svakog kinetičkog metoda (izbor analita za PPOSSS je veliki i zavisi od podataka koji se žele dobiti; ne mora biti ingredijent matrice)
doc. dr Nataša Pejić 5810.11.2010
Pregled eksperimentalnih uslova koji su korišeni za analitička određivanja različitih analita
u našoj laboratoriji
doc. dr Nataša Pejić 5910.11.2010
Eksperimentalni uslovi Analit/i
KIO3o = 5,9 102 M; H2SO4o = 5,5 102 M; H2O2o = 2,0 101 M
jo = 2,96 102 min-1
T = 46,4 C
Cl, Br, I, Mn2+, malonska kiselina
kvercetin
KIO3o = 5,9 102 M; H2SO4o = 5,5 102 M; H2O2o = 2,0 101 M
jo = 2,95 103 min -1
T = 42,9 C
morfin, paracetamol,6-O-acetilmorfin,hesperidin, kvercetinaskorbinska kiselina
KIO3o = 7,5 102 M; H2SO4o = 6,0 102 M; H2O2o = 7,0 103 M
jo = 4,50 103 min-1
T = 37,8 C
Fe3+
KIO3o = 4,74102 M; H2SO4o = 4,79 102 M; H2O2o = 1,55 101 M
jo = 2,80 102 min-1
T = 60,0 C
morfin
KIO3o = 7,5 102 M; H2SO4o = 6,0 102 M; H2O2o = 7,0 103 M
jo = 4,48 103 min-1
T = 37,0 C
morfin,rutin, kvercetin, morin, morfin, 6-O-acetilmorfin
KIO3o = 7,5 102 M; H2SO4o = 6,0 102 M: H2O2o = 7,0 103 M
jo = 4,48 103 min-1
T = 39,0 C
askorbinska kiselina
KIO3o = 5‚9 102 M; H2SO4o = 8,16 102 M; H2O2o = 1.5 101 M
jo = 2.95 102 min1 T = 56,0 C
vitamini ( B1, B2, B3 i B6)
doc. dr Nataša Pejić 6010.11.2010
Interakcija analita
sa matricom
Za primenu OHS u analitičke svrhe, nije neophodno poznavanje mehanizma interakcije između analita i matrice
Ipak, matematičko modeliranje može biti vrlo korisno za sistematska ispitivanja i nalaženja eksperimentalnih uslova u kojima se može ostvariti najveća osetljivost i najniži LOD predloženim metodom
Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007
6110.11.2010
Sa kojom/im reakcionom/im vrstom/ma BL reakcije interaguje AA?
Preliminarna eksperimentalna ispitivanja: Potenciometrijski analizirane interakcije AA sa ingredijentima
BL matrice: H2SO4 + KIO3, H2SO4 + H2O2 and KIO3 + H2O2 u CSTR
Odgovori: slično kao kad se AA injektira u miksturu: H2SO4 + KIO3 (Dašmanova reakcija)
Ovo sugeriše da AA ne reaguje sa reaktantima BL koji su prisutni u velikom višku, već sa nekim od intermedijera koji se formiraju u matrici
PRIMER: askorbinska kiselina
Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007
6210.11.2010
AA reaguje po mehanizmu Landoltove reakcije (oksidacija AA sa KIO3 u kiseloj sredini)
Odsidacija AA kiselim jodatom je odlučujući korak u mehanizmu
Odlučujući korak: oksidacuja AA, tako da se menja odnos HOIOss i Iss ostvaren u sss-u pre perturbacije
(1)
PRETPOSTAVKA:
doc. dr Nataša Pejić 6310.11.2010
Model mehanizma BL reakcije: Lj. Kolar-Anić, Đ. Mišljenović, S. Anić, G. Nikolis, React. Kinet. Catal. Lett., 54 (1995) 35, proširen je reakcijom (1)
Reaction Kinetic model Rate constants
I IO3 + I + 2H+ HIO + HIO2 k1 = 3.18 105 M3 min1; k-1 = 7.91 107 M1 min1;
II HIO2 + I + H+ I2O + H2O k2 = 5 1011 M2 min1;
III I2O + H2O 2HIO k3 = 5 103 min1; k3 = 3.15 108 M
1 min1;
IV HIO + I +H+ I2 +H2O k4 = 3 1011 M1 min1; k4 = 4.5 M min1;
V HIO + H2O2 I + O2 + H+ + H2O k5 = k5’ +k5
’’ H+k5
’ = 1.2 104 M1 min1; k5’’ = 3 104 M2 min1;
VI I2O + H2O2 HIO + HIO2 k6 = 5 105 M1 min1;
VII HIO2 + H2O2 IO3- + H+ + H2O k7 = 2 103 M1 min1;
VIII IO3 + H+ + H2O2 HIO2 + O2 + H2O k8 = k8
’ +k8’’ H+
k8’ = 9.5 104 M1 min1; k8
’’ = 3.92 102 M2 min1;
doc. dr Nataša Pejić 6410.11.2010
Konstanta reakcije (1) izabrana je tako da bude uporediva sa drugim brzinama reakcija u kojima učestvuje HOIO na
odgovarajućim T
Izvršena je numerička simulacija (Slika A)
Dobijena kvalitativna i kvantitativna slaganja exp. i numerički simuliranih rezultata: forma signala i relaksaciona vremena su vrlo slični, kao i linearni opseg.
Dobro je postavljen model mehanizma BL, kao i početna pretpostavka o interakciji AA i kiselog jodata
Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007
6510.11.2010
Slika A. Numerički simulirana vremenska evolucija jodidne c Intenziteti perturbacija: 0.05, 0.4 i 1.0 mol
doc. dr Nataša Pejić 6610.11.2010
1. Vukojević V, Pejić N, Stanisavljev D, Anić S, KolarAnić Lj (1999) Analyst 124: 147152
2. Vukojević V, Pejić N, Stanisavljev D, Anić S, KolarAnić Lj (2001) Pharmazie 56: 12
3. Pejić N, Anić S, Kuntić V, Vukojević V, KolarAnić Lj (2003) Microchim Acta 143: 261267
4. Pejić N, Blagojević S, Anić S, Vukojević V, KolarAnić Lj (2005) Anal Bioanal Chem 381: 775780
5. Pejić N, KolarAnić Lj, Anić S, Stanisavljev D (2006) J Pharm Biomed Analy 41: 610615
6. Pejić N, Blagojević S, Anić S, Vukojević V, Mijatović M, Ćirić J, Marković Z, Marković S, Kolar-Anić Lj (2007) Anal Chim Acta 582: 367374
7. Pejić N, Blagojević S, Anić S, KolarAnić Lj (2007) Anal Bioanal Chem 389: 20092017
8. Pejić N, Blagojević S, Vukelić J, Kolar-Anić Lj, Anić S, (2007) Bull. Chem. Soc. Jpn., 80 (10): 19421948
9. Pejić N, (2009) Hemijska industrija, (2009), Hem. ind., 63, 455466.
LITERATURA
67doc. dr Nataša Pejić10.11.2010
Hvala na pažnji