научная статья по теме АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОТЕНЦИАЛА ПЛАТИНОВОГО ЭЛЕКТРОДА ПРИ РАЗОМКНУТОЙ ЦЕПИ ОТ ВРЕМЕНИ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ Химия

Текст научной статьи на тему «АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОТЕНЦИАЛА ПЛАТИНОВОГО ЭЛЕКТРОДА ПРИ РАЗОМКНУТОЙ ЦЕПИ ОТ ВРЕМЕНИ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ»

ФИЗИКОХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ И ЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ, 2014, том 50, № 4, с. 445-448

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

УДК 616.15

АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОТЕНЦИАЛА ПЛАТИНОВОГО ЭЛЕКТРОДА ПРИ РАЗОМКНУТОЙ ЦЕПИ ОТ ВРЕМЕНИ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ

© 2014 г. А. К. Евсеев7, А. В. Пинчук7, В. Н. Андреев2, М. М. Гольдин7

1ГБУЗ НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ, 129090, Москва, Б. Сухаревская пл., д. 3 2Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, 119071, Москва ГСП-1, Ленинский проспект, д. 31 e-mail: anatolevseev@gmail.com, markmgold@gmail.com Поступила в редакцию 08.12.2012 г.

Проанализированы зависимости потенциала платинового электрода при разомкнутой цепи от времени в сыворотке крови, получены коэффициенты уравнения, описывающего данные зависимости. Обнаружена разница в значениях коэффициентов уравнений при благоприятном течении восстановления пациента после трансплантации почки и при дисфункции трансплантата.

Б01: 10.7868/80044185614040020

ВВЕДЕНИЕ

С 20-х годов прошлого века возникает интерес к измерению редокс потенциала (РП) в биологических средах [1]. Это название широко распространено, хотя и не совсем удачно, поскольку на любом обратимом электроде идет окислительно-восстановительная полуреакция. Под редокс потенциалом в данном случае следует понимать потенциал электрода при разомкнутой цепи (ПРЦ), погруженного в исследуемую биологическую среду (кровь, сыворотка крови, плазма). В общем случае измеряемая величина отражает интегральный показатель баланса между прооксидантной и антиоксидантной системой организма. Кроме того, получены данные о связи редокс потенциала с такими биохимическими параметрами как давление кислорода р02 в крови [2], уровень средних молекул [3] и др. величинами [4].

Однако, несмотря на достаточно большой период использования данного метода, исследователи не пришли к разработке стандартной методики измерения редокс потенциала. Так, например, в качестве рабочего (измерительного) электрода используют различные материалы: платину [5—7], золото [8, 9], углерод [10].

Еще одной важной проблемой является подготовка электрода перед измерением, т.к. в случае биологических сред возможна адсорбция компонентов среды на поверхности электрода [11, 12], что будет приводить к ошибкам при дальнейших измерениях.

Кроме того, отсутствует стандартизация времени измерения, что вносит дополнительные погрешности, т.к. исследователи, как правило, оперируют дискретной величиной редокс потенциа-

ла, полученной через некий промежуток времени, зачастую не указываемый [6, 13].

Эту проблему можно преодолеть, либо точным указанием времени измерения ПРЦ электрода в исследуемой среде, либо записью зависимости изменения ПРЦ электрода во времени, что встречается в некоторых работах [14].

В наших ранних работах [15, 16] отмечалось, что при измерении ПРЦ платинового электрода в биологических средах важное значение имеет не только величина ПРЦ, полученная через определенный прмежуток времени, но и форма зависимости потенциал—время, так как она может нести дополнительную информацию.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Измерение ПРЦ платинового электрода проводилось с помощью методики, предложенной ранее [15]. В качестве объекта исследования была использована сыворотка крови, полученную центрифугированием цельной крови при 1500 % в течение 15 мин на центрифуге CR.-3.12 (1оияп). В исследовании принимали участие 63 практически здоровых человека (контрольная группа) и 15 пациентов после операции трансплантации почки. В общем случае было проведено 270 исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Прежде всего, были проанализированы данные значений величины ПРЦ платинового электрода в сыворотке крови 63 практически здоровых людей. Обнаружено, что около 70% исследован-

446

ЕВСЕЕВ и др.

30 25

% 20

о ч

о ¡^

о ч о

и

р

0 2

0 0 0 0 0 т ^ чо

00 00 сл

0 0

0 2

0 2

0 4

0 5

0 6

0

о : оо о сл

В

% Я

Рч

с

ПРЦ, мВ

Рис. 1. Распределение величины ПРЦ платинового электрода в сыворотке крови практически здоровых людей (п = 63).

60 40 20

0 20

40

60

N

1 1 1

500 1000 1500

■ —

-.1-------

В

м

Я Р П

40 20 0 20 40

\ ---— Ч»ч

1 1

- 10 1000

10000 Т, с

Рис. 2. Пациент Л. Отличие экспериментальной (1) и расчетной (2) кривых.

10 20 30 40

Д(60-1800), мВ 50 60 70 80

2000 Т, с

Рис. 4. Выборка по практически здоровым людям.

0

0

Рис. 3. Примеры линий трендов для практически здоровых людей.

ных людей величина ПРЦ находится в диапазоне от -20 до -60 мВ (рис. 1).

При подборе простейшей зависимости, описывающей экспериментальные кривые, наиболее хорошее приближение получили с помощью функции вида:

у = а 1§ х + Ь.

(1)

Причем отмечено, что при использовании всего временного интервала (0-1800 с), в начальный момент наблюдается значительное отклонение расчетной величины ПРЦ платинового электрода от экспериментальной (рис. 2), что вероятно связано с высокой долей нестационарности процесса при погружении электрода в биологическую среду. В связи с этим обстоятельством было решено использовать диапазон времени 60-1800 с.

На примерах (рис. 3) видно, что расчетная зависимость в большинстве случаев приближается к экспериментальной с вероятностью не менее 95%.

На основании полученных данных построена зависимость коэффициента а в уравнении (1) от разницы в значениях величины ПРЦ (рис. 4) платинового электрода в начальный точке (60 с) и конечной точке (1800 с). При анализе данного массива точек решено отбросить экстремальные значения (область за пунктирными линиями на рис. 4). Таким образом, в конечном массиве данных осталось 59 точек.

Далее для коэффициента а и ДПРЦ было рассчитано стандартное отклонение:

& - х)

1 ' (2) п -1

где ж - выборочное стандартное отклонение;

XI - отдельное значение;

х - среднее всех х;

п - общее число измерений.

Таким образом были получены доверительные интервалы:

для коэффициента а: -10.496 ± 2.619

для Д(60-1800): 37.243 ± 10.006.

АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПОТЕНЦИАЛА ПЛАТИНОВОГО ЭЛЕКТРОДА

447

В

о о 00

о чо

m о М

60 50 40 30 20 10

0 10

20

10

_15

20* а 25

- —гг--

Т, сутки

В 60

60

о

0 8 50

1

0 40

6

< 30

20

10

а 0

-ё -10

m

О к -20

-20

20

25

10 15

-- = Z = J = " =

Т, сутки

Рис. 5. Пациент Л. Зависимость расчетных а и Д(60— 1800). Пунктирные линии — доверительные интервалы.

Рис. 6. Пациент Е. Зависимость расчетных а и Д(60— 1800). Пунктирные линии — доверительные интервалы.

В

0 0

оо

0 6

m -о

к

70 60 50 40 30 20 10

0 10

20

_10 _

15

20

25

Т, сутки

В

0 0

00

0 6

80 70 60 50 40 ^ 30 20 10

53 0' -е-10

m

S -20

-30

5

10

15

20

25

А AAA iA ^ ЖА

Т, сутки

Рис. 7. Пациент С. Зависимость расчетных а и Д(60— 1800). Пунктирные линии — доверительные интервалы.

Рис. 8. Пациент Б. Зависимость расчетных а и Д(60— 1800). Пунктирные линии — доверительные интервалы.

При исследовании влияния острых патологических состояний на примере пациентов с трансплантированной почкой отмечено, что при благоприятном течении восстановления пациента измеряемые величины, как правило, находятся в пределах доверительного интервала (рис. 5 и 6).

При острых патологических состояниях отмечаются достаточно сильные отклонения (рис. 7 и 8).

Так у пациента С. (рис. 7) с 8 по 17 сут отмечен пиелонефрит, что в свою очередь отразилось на величинах ПРЦ платинового электрода и параметрах зависимости ПРЦ от времени.

У пациента Б. (рис. 8) с 3 по 13 сут был отмечен критически высокий уровень иммуносупрессора в крови.

ВЫВОДЫ

1. Проанализированы временные зависимости потенциала платинового электрода в сыворотке крови практически здоровых людей и получены коэффициенты уравнения, описывающего данные зависимости.

2. Показано, что характер зависимости потенциала при разомкнутой цепи от времени отличается при благоприятном течении восстановления пациента после трансплантации почки и при дисфункции трансплантата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Michaelis L. Oxidation-Reduction Potentials. Philadelphia: J.B. Lippincott Comp., 1930. 199 p.

5

5

5

448

ЕВСЕЕВ и др.

2. Grosz HJ., Farmer B.B. // Nature. 1967. V. 213. № 5077. P. 717.

3. Khubutiya M.Sh., Goldin M.M., Romasenko M.V. et al. // ECS Transactions. 2010. V. 25. № 19. P. 63.

4. Bernard C., Gallinet J.P., Conde C. et al. // Bioelectro-chemistry and Bioenergetics. 1991. V 25. № 1. P. 45.

5. Schuring J., Schulz H.D., Fischer W.R. et al. Redox: Fundamentals, Processes and Applications. N.Y.: Springer-Verlag, 1999. 251 p.

6. RaelL.T., Bar-Or R., Salottolo K. et al. // Scandinavian J. of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine. 2009. № 17. P. 57.

7. Ziegler E. The Redox Potential of the Blood in Vivo and in Vitro. Springfield, Illinois: Charles C. Thomas Publ., 1965. 196 p.

8. Marmasae C, Grosz H.J. // Nature. 1964. V. 202. № 4927. P. 94.

9. White N.J., Collinson M.M., Boe R.A. // Circulation. 2008. № 118. P. S1488.

10. JellinekM., ChandelB., Abdulla R. et al. // Cellular and Molecular Life Sciences. 1992. № 48. P. 980.

11. Anzai J., Guo B., Osa T. // Chem Pharm Bull (Tokyo). 1994. V. 42. № 11. P. 2391.

12. Dolatshahi-Pirouz A., Rechendorff K, Hovgaard M.B. etal. // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2008. V.66. № 1. P. 53.

13. Steiner B., McLean I., Graves S. // Br. J. \fener Dis. 1981. 57. P. 295.

14. Reichart O, Szakmar K., Jozwiak A.et al. // Int. J. of Food Microbiology. 2007. № 114. P. 143.

15. Хубутия М.Ш., Евсеев А.К., Колесников В.А. и др. // Электрохимия. 2010. Т. 46. С. 569.

16. Гольдин М.М., Ромасенко М.В., Евсеев А.К. и др. // Нейрохирургия. 2010. № 4. С. 33.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком