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
-е
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
-е
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.