научная статья по теме ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ПЛАЗМЫ КРОВИ НА СТЕКЛОУГЛЕРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТОМ КОБАЛЬТА Химия

Текст научной статьи на тему «ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ПЛАЗМЫ КРОВИ НА СТЕКЛОУГЛЕРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТОМ КОБАЛЬТА»

ФИЗИКОХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ И ЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ, 2015, том 51, № 2, с. 213-216

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

УДК 543.253

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ

АКТИВНОСТИ ПЛАЗМЫ КРОВИ НА СТЕКЛОУГЛЕРОДЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТОМ КОБАЛЬТА

© 2015 г. А. К. Евсеев1, В. Н. Андреев2, Е. С. Кондратьева3, М. М. Гольдин1

1ГБУЗ НИИ СП им. Н.В. Склифосовского ДЗМ, 129090, Москва, Б. Сухаревская пл., 3 e-mail: anatolevseev@gmail.com 2Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН,

119071, Москва, Ленинский просп., 31 3Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125047, Москва, Миусская пл., 9 Поступила в редакцию 19.06.2013 г.

Разработан метод определения антиоксидантной активности плазмы крови на стеклоуглеродных электродах, модифицированных гексацианоферратом кобальта. Получена линейная зависимость тока от концентрации антиоксидантов в диапазоне 2.5 х 10-4—2.5 х 10-1 г/л. Показано, что величины антиоксидантной активности образцов плазмы крови практически здоровых добровольцев совпадают с литературными данными.

DOI: 10.7868/S0044185615020059

ВЕДЕНИЕ

Проблеме диагностики нарушений окислительно-восстановительного баланса организма человека посвящено значительное количество работ [1]. Этот интерес связан с тем, что нарушение баланса между про- и антиоксидантами при острых заболеваниях различной этиологии может приводить к нарушениям процессов очищения внутренней среды организма от продуктов распада в результате протекания окислительных стрессов либо торможения радикальных процессов [2, 3]. Среди прооксидантов наиболее широкую группу представляют активные формы кислорода (АФК). Известно, что молекулярный кислород обычно не участвует в неконтролируемых процессах, протекающих в организме, и не подвергает опасности органические макромолекулы клетки. Главными

АФК являются супероксидные радикалы (О--), перекись водорода (Н2О2), гидропероксидный

радикал (НО 2) и гидроксильный радикал (НО'),

синглетные формы кислорода (1О2), ионы НО- и гипохлорная кислота (НС1О) [4, 5]. Основные механизмы появления АФК в организме связаны обычно с нарушениями функционирования элек-троннотранспортных цепей митохондрий или микросом. Также АФК играют важную роль в протекании различных процессов, в защитных иммунных механизмах организма.

Важнейшими элементами антиоксидантной защиты организма являются такие ферменты, как су-пероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, классические антиоксиданты — аскорбиновая кислота, витамин Е, витамин А и каротиноиды. Указанные вещества активны почти ко всем АФК, но их вклад в общую антиоксидантную активность организма не слишком велик [6].

Количественный анализ АФК связан с малым временем жизни активных радикалов [7], поэтому их детектирование обычно производят по продуктам метаболизма АФК (например, малоновому диальдегиду), что требует использования трудоемкого и длительного анализа [8].

Наиболее перспективным выглядит оценка и контроль антиоксидантной системы организма. В настоящее время разработан ряд методов определения антиоксидантной активности организма [9] в том числе с помощью биосенсоров [10]. Особое внимание уделяется электрохимическим сенсорам, благодаря чувствительности, селективности и простоте анализа. В рамках данного направления выделим сенсоры на основе гексацианоферратов переходных металлов, в частности, гексацианофер-ратов кобальта (СоНСБ) [11], которые являются активными как по отношению к прооксидантам, так и к антиоксидантам, что расширяет возможности их применения для мониторинга состояния организма.

214

ЕВСЕЕВ и др.

Целью настоящей работы является разработка электрохимической методики определения суммы антиоксидантов в плазме крови на стеклоуг-лероде, модифицированном гексацианоферра-том кобальта.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве подложки рабочего электрода использован стеклоуглеродный стержень, площадь торца которого составляла 2 мм2. Стержень обрабатывали шлифовальной бумагой N6, затем промывали дистиллированной водой и высушивали. Гексацианоферрат кобальта СоИСБ осаждали электрохимически в виде пленки из раствора состава 0.15 М ШС1 (х.ч., ООО "Баум-люкс"), 1 мМ К3[Бе(С^6] (ч., ООО "ТД "Химмед") и 1 мМ Со804 • 6И20 (ООО "ТД "Химмед"). Для электроосаждения использовали циклическую развертку потенциала в диапазоне от —400 до +1100 мВ (х.с.э.), количество циклов составляло 35, скорость развертки потенциала — 25 мВ/с (рис. 1). Использован потенциостат 1РС-Сошрае1 (НПФ "Вольта").

После осаждения проводилось тестирование электрода в растворе 0.15 М №С1 в качестве фонового электролита с помощью циклической развертки потенциала в диапазоне от —400 до +1000 мВ (х.с.э.) в течение 10-ти циклов при скорости развертки потенциала 250 мВ/с.

После каждого измерения в тестируемом растворе антиоксиданта производилась указанная обработка электрода в течение 5-ти циклов. Указанная обработка использовалась для очистки поверхности электрода и возвращения химического состава активного слоя (гексацианоферрата кобальта) в первоначальное состояние.

Растворы антиоксидантов в диапазоне концентраций 2.5 х 10-4—2.5 х 10-1 г/л готовили в 0.15 М

растворе NaCl, в качестве модельного антиоксидан-та использовали препарат Аскорутин (ООО "Роз-фарм"), содержащий 15% рутина и 15% аскорбиновой кислоты.

Плазму крови получали центрифугированием цельной крови 15-ти практически здоровых добровольцев на центрифуге CR-3.12 (Jouan), режим центрифугирования — 1500 g, время центрифугирования — 15 мин. Перед измерением плазма смешивались с фоновым электролитом в соотношении 1 : 10.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что процесс электроосаждения гек-сацианоферратов переходных металлов в большинстве случаев протекает в несколько стадий [12]. В случае электроосаждения гексацианоферрата кобальта предлагается механизм [13]:

3Co2+ + 2[FeIII(CN)6]3+ ^ Co" [Fein(CN)6]2, (1) CoI3I[FeIII(CN)6]2 + K+ + e ^ KCo^Fe^CN)^, (2)

KCo"[FeII(CN)6]2 + K+ + e ^ K2CoII[FeII(CN)6].(3)

Активность модифицированного электрода по отношению к Аскорутину была протестирована на модельных растворах. Как видно из данных, представленных на рис. 2, по мере увеличения концентрации аскорутина в анализируемом растворе происходит снижение сигнала отклика. Оказалось также, что при концентрации Аскору-тина 2.5 х 10-1 г/л на циклической вольтамперо-грамме появляется пик в области потенциалов около +600 мВ.

Однако оказалось, что после проведения измерений концентрации Аскорутина имеет место постепенное уменьшение сигнала отклика в фоновом электролите. Вероятно, это может быть свя-

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ

215

0.5 0.5

1Б с

Рис. 3. Зависимость А/ от концентрации Аскорутина при Е = 600 мВ.

зано с необратимым взаимодействием активной композиции на электроде с модельным раствором Аскорутина, то есть имеет место постепенное уменьшение активности гексацианоферрата.

Этот эффект был учтен при построении калибровочных кривых антиоксидантов: для каждой концентрации антиоксиданта рассчитывалась разница между током в фоновом и модельном растворе (А/) при потенциале +600 мВ. На основании этих данных строилась калибровочная кривая в координатах А/ = /(1§ с). Таким образом, каждая последующая концентрация Аскорутина отсчитывалась от нового состояния поверхности электрода. Как видно из калибровочного графика (рис. 3), с увеличением концентрации антиокси-дантов происходит увеличение А/ между фоновым и модельным раствором. Эти данные показывают, что активность пленки по отношению к антиоксидантам все же достаточно хорошо сохраняется, поэтому зависимость А/ от концентрации антиоксиданта является линейной.

Представленные на рис. 3 данные позволили получить следующее уравнение калибровочной кривой:

А/ = 0.12181ё(с) + 0.4124. (4)

Дальнейшее преобразование данного уравнения привело к выражению для расчета общей ан-тиоксидантной активности анализируемой среды. Для увеличения объема исследуемого раствора было решено разбавлять плазму крови фоновым раствором в соотношении 1 : 10, в связи в этим в уравнение был введен поправочный коэффициент.

с = 10((Д/- 0.4124)/0.1218) х 10, (5)

где с — общая антиоксидантная активность плазмы в пересчете на Аскорутин, г/л; А/ — изменение отклика по току, мА; 10 — коэффициент, учитывающий разбавление.

и

£

о о Я <ч

15-

м

се «

св £

Й о

И <

о о о &

15

я

св «

св

я

ю

О

0.04 0.03 0.02 0.01

А А

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

№ добровольца

Рис. 4. Антиоксидантная активность 15-ти практически здоровых людей.

При исследовании плазмы крови 15-ти практически здоровых людей был получен коридор значений в диапазоне концентраций 5.54 х 10—3—3.78 х 10—2 г/л (рис. 4).

Из литературных данных [14] известно, что концентрация аскорбиновой кислоты, определенная колориметрическим методом, в плазме крови находится в диапазоне от 1 х 10—3—2 х 10—2 г/л, то есть полученные данные вполне соответствуют полученному диапазону концентраций.

Таким образом, предложенный в настоящей работе стеклоуглеродный электрод, модифицированный гексацианоферратом кобальта, имеет перспективы для использования его в медицинской практике.

ВЫВОДЫ

1. Разработана методика модифицирования стеклоуглеродного электрода гексацианоферра-том кобальта, обладающего электрохимической активностью по отношению к антиоксидантам.

2. Разработана методика определения антиок-сидантной активности плазмы крови относительно Аскорутина на стеклоуглеродных электродах, модифицированных гексацианоферратом кобальта.

3. Получена корреляция диапазона концентраций антиоксидантов плазмы крови практически здоровых добровольцев, измеренного с помощью стеклоуглеродного электрода, модифицированного гексацианоферратом кобальта, с литературными данными для указанного диапазона, определенного колориметрическим методом.

Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда (проект № 14-29-00194).

216

ЕВСЕЕВ и др.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Sen C.K., Packer L, Hanninen O.O.P. Handbook of Oxidants and Antioxidants in Exercise. Amsterdam: Elsevier Sci., 2000. 1220 p.

2. Sin

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

Пoхожие научные работыпо теме «Химия»