CC BY
2
УДК 543.552: 577.182.76
Липовая А.С., Евсеев А.К., Горончаровская И.В., Царькова Т.Г., Шабанов А.К.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМИКАЦИНА В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ
Липовая Анастасия Сергеевна, магистрант 2-го года обучения кафедры кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, e-mail: natali.lipovaia2012@yandex.ru Евсеев Анатолий Константинович, д.х.н., ведущий научный сотрудник отделения общей реанимации, ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», 129090, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3
Горончаровская Ирина Владимировна, к.х.н., старший научный сотрудник отделения общей реанимации, ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», 129090, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3
Царькова Татьяна Григорьевна, к.х.н., профессор кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Шабанов Аслан Курбанович, д.м.н., старший научный сотрудник отделения общей реанимации, ГБУЗ «Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского ДЗМ», 129090, Москва, Большая Сухаревская площадь, дом 3
Статья посвящена исследованию возможностей определения амикацина в биологических средах с помощью электрохимического метода с использованием медиатора п-бензохинона. Показано, что предлагаемый метод позволяет проводить определение амикацина в широком диапазоне концентраций (Т10-3^110-5 М). Данный метод может быть использован в качестве альтернативы более дорогостоящим методам при проведении экспресс-анализов.
Ключевые слова: амикацин, циклическая вольтамерометрия, медиатор, антибиотик
ELECTROCHEMICAL METHOD OF AMIKACIN DETERMINATION IN BIOLOGICAL MEDIA
Lipovaya A.S.1, Evseev A.K.2, Goroncharovskaya I.V.2, Tsarkova T.G.1, Shabanov A.K.2 1D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia 2N.V. Sklifosovsky Research Institute for Emergency Medicine, Moscow, Russia
This article is devoted to the investigation of an opportunity of amikacin determination in biological media by electrochemical method using p-benzoquinone as mediator. It is shown the proposed method allows to determinate the amikacin in a wide range of concentrations (110-3^110-5 М). This method can be used as an alternative to more expensive methods for express-analysis. Keywords: amikacin, cyclic voltammetry, mediator, antibiotic
Введение
Рациональная антибактериальная терапия предусматривает адекватный мониторинг за концентрацией препарата в организме. Падение содержания ниже допустимой границы приводит к снижению эффективности антибактериальной терапии, а превышение определенного уровня может привести к развитию нежелательных явлений связанных с токсичностью современных антибактериальных препаратов.
В связи с этим весьма актуальным является разработки методов количественного и качественного определения антибиотиков, как в коммерческих продуктах, так и биологических образцах.
Важной группой антибиотиков, использующихся при лечении бактериальных инфекций, вызываемых преимущественно грамотрицательными
микроорганизмами, являются аминогликозиды, одним из которых является амикацин (рис. 1). Для определения амикацина, как правило, используют такие трудоемкие методы как ВЭЖХ и спектрофотометрию [1]. Известные
электрохимические методики определения амикацина пока также являются достаточно сложными либо из-за необходимости использования модифицированных электродов, либо из-за многостадийной пробоподготовки [2-5]. Ранее нами был предложен вольтамперометрический метод определения амикацина в водных средах с использованием с использованием п-бензохинона в качестве медиатора [6].
он
Рис. 1 Структурная формула амикацина.
Целью данной работы являлось исследование возможностей определения амикацина в биологических средах с помощью электрохимического метода с использованием медиатора п-бензохинона.
Материалы и методы
В качестве объекта исследования использовали сыворотку крови практически здоровых людей добровольцев, в которую добавляли растворы амикацина, приготовленные на основе амикацина сульфата, с целью получения требуемой концентрации антибиотика в сыворотке - Ы0-3^Ь10-5 М. В качестве фонового раствора электролита использовали 0,15 М NaCl. В качестве медиатора использовали 5-10-2 М раствор п-бензохинона (Лабтех, ч). Перед проведением измерения сыворотку крови с амикацином смешивали с раствором п-бензохинона и фоновым раствором 0,15 М NaCl в соотношении 1:1:1, выдерживали 15 минут и проводили электрохимический анализ.
Определение амикацина проводили с использованием потенциостата IPC Pro-L (ЗАО «Кронас», Россия) в режиме циклической развертки потенциала в диапазоне -600 ^ 1000 мВ со скоростью 25 мВ/с. В работе использовали трехэлектродную электрохимическую ячейку, где в качестве рабочего электрода использовали платиновый микроэлектрод, электрода сравнения - насыщенный Ag/AgCl электрод, вспомогательного электрода - сетку из платинированного титана.
Результаты и обсуждение
При анализе взаимодействия водных растворов амикацина с п-бензохиноном на
вольтамперограммах наблюдали снижение пиков восстановления при потенциале -200 мВ и окисления при потенциале -50 мВ, относящихся к переходу п-бенхохинон ^ гидрохинон, и появление дополнительного пика при потенциале +325 мВ, предположительно связанного с протеканием процесса окисления продукта взаимодействия амикацина и п-бензохинона [6].
При переходе от водных растворов к биологическим средам был обнаружен ряд особенностей. Во-первых, на вольтамерограммах для сыворотки с амикациом и п-бензохиноном не наблюдался пик окисления при +325 мВ. Во-вторых, появились пики окисления при +550 мВ и пик восстановления при+70 мВ (рис. 2). Данное явление может быть связано с тем, что на фоне появления новых пиков, относящихся к сыворотке крови, величина пика окисления продукта взаимодействия амикацина и п-бензохинона при +325 мВ слишком мала, что делает определение концентрации амикацина при данной величине потенциала невозможной.
«И 1000
Е. мН (Aft'AgCI)
Рис. 2 Вольтамперограммы на платиновом электроде в растворе: ••• - сыворока с амикацином
110-3 М,----сыворотка с п-бензохиноном;--
сыворока с амикацином 110-3 М и п-бензохиноном.
Несмотря на это, при исследовании сыворотки с различным содержанием амикацина было обнаружено, что при увеличении его концентрации наблюдается снижение пиков восстановления при потенциале -200 мВ и окисления при потенциале -100 мВ и рост пиков окисления при +550 мВ и восстановления при +70 мВ (рис. 3).
500 1000
Е, »В (ASMBCII
Рис. 3 Вольтамперограммы на платиновом электроде в смеси п-бензохинона и сыворотки крови
с амикацином с концентрацией:-110-3 М;----
110-4М; ••• - 110-5М.
При анализе вольтамперограмм, полученных в растворах с различной концентрацией амикацина (Ы0_3^Ы0~5 М), было отмечено, что наилучшее значение величины достоверности аппроксимации (Я2 = 0,9838) были получены для калибровочной зависимости тока от концентрации для пика окисления при потенциале -50 мВ (Рис. 4).
R1 = 0,9838 ♦ -
0,001 1ЦИН> м
Рис. 4. Калибровочная зависимость величины пика тока при потенциале -50 мВ от концентрации амикацина в сыворотке крови.
Заключение
Была показана возможность определения амикацина в биологических средах с помощью электрохимической методики с применением п-бензохинона в качестве медиатора. В широком диапазоне концентраций (Ы0-3^Ы0-5 М) наблюдается зависимость величины тока от концентрации амикацина в сыворотке крови с высокой величиной достоверности аппроксимации (R2 = 0,9838).
Список литературы
1. Usmani M., Ahmed S., Sheraz M., Ahmad I. Analytical Methods for the Determination of Amikacin in Pharmaceutical Preparations and Biological Fluids: A Review // Iranian Journal of Analytical Chemistry. -2018. - Vol. 5, No. 2. - P. 39-55.
2. Xu J.-Z., Zhu J.-J., Wang H., Chen H.-Y. Nano-Sized Copper Oxide Modified Carbon Paste Electrodes as an Amperometric Sensor for Amikacin // Analytical Letters. - 2003. - Vol. 36, No. 13. - P. 2723-2733.
3. Norouzi P., Bidhendi G.N., Ganjali M.R., Sepehri A., Ghorbani M. Sub-Second Accumulation and Stripping for Pico-Level Monitoring of Amikacin Sulphate by Fast Fourier Transform Cyclic Voltammetry at a Gold Microelectrode in Flow-Injection Systems // Microchimica Acta. - 2005. - Vol. 152, No. 1-2. - P. 123-129.
4. Xue-Liang W.A. Linear sweep polarographic determination of amikacin with amaranth as electrochemical probe // Chinese Journal of Analysis Laboratory. - 2006. - Vol. 6. - P. 43-45.
5. Wang X.L., Z.Y. Yu, Jiao K. Voltammetric studies on the interaction of amikacin with methyl blue and its analytical application // Chinese Chemical Letters. - 2007. - Vol. 18, No. 1. - P. 94-96.
6. Липовая А.С., Царькова Т.Г., Евсеев А.К., Горончаровская И.В., Шабанов А.К., Кондратьева Е.С. Определение амикацина c помощью циклической вольтамперометрии // Успехи в химии и химической технологии. - 2020. - Т. XXXIV, № 4. - С. 144-146.
