CC BY
12
УДК 543.552:577.182.76
Липовая А.С., Царькова Т.Г., Евсеев А.К., Горончаровская И.В., Шабанов А.К., Кондратьева ЕС.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИКАЦИНА C ПОМОЩЬЮ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ВОЛЬ ТАМПЕРОМЕТРИИ
Липовая Анастасия Сергеевна, бакалавр 4 курса факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, e-mail: natali.lipovaia2012@vandex.ru
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
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
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
Кондратьева Екатерина Сергеевна, к.т.н., главный специалист кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Статья посвящена разработке электрохимического метода определения амикацина с использованием медиатора п-бензохинона. Показано, что предлагаемый метод позволяет проводить определение амикацина в широком диапазоне концентраций. Данный метод может быть использован в качестве альтернативы более дорогостоящим методам при проведении экспресс-анализов.
Ключевые слова: амикацин, циклическая вольтамерометрия, медиатор, антибиотик
AMIKACIN DETERMINATION BY CYCLIC VOLTAMMETRY
Lipovaya A.S., Tsarkova T.G., Evseev A.K.*, Goroncharovskaya I.V.*, Shabanov A.K.*, Kondratyeva E.S.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia *N.V. Sklifosovsky Research Institute of Emergency Medicine, Moscow, Russia
This article is devoted to the development of an amikacine determination electrochemical method using of the p-benzoquinone as mediator. It is shown the proposed method allows to determinate the amikacine in a wide range of concentrations. This method can be used as an alternative to more expensive methods for express-analysis.
Keywords: amikacine, cyclic voltammetry, mediator, antibiotic
Введение
Внедрение в клиническую практику новых или усовершенствованных антибиотиков требует разработки методов их количественного и качественного определения, 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).
В настоящее время, для определения концентрации амикацина используют достаточно трудоемкие методы ВЭЖХ и спектрофотометрию [1], в то время как электрохимические методики практически не применяют.
он
Рис. 1. Структурная формула амикацина.
В настоящее время исследователи не пришли у единому мнению об электрохимической активности амикацина, поскольку Jezйowska-Во^гик и др. [2] считают, что амикацин электрохимически неактивен, в то время как Кого^ и др. [4] указывает на возможность прямого
определения амикацина на золотом электроде. Однако чаще работы по электрохимическому определению амикацина посвящены либо модифицированию электродов [3], либо получению его производных, которые уже подвергаются электрохимическому анализу [2,5,6]. Известно, что амикацин может образовывать комплексы с хинонами, что использовалось в ряде спектрофотометрическпих методик определения амикацина [1]. В то же время данные комплексы могут быть электрохимически активными, что может быть использовано в разработке новых методов определения амикацина.
Целью данной работы являлась разработка электрохимического метода определения амикацина в водных растворах с использованием медиатора п-бензохинона.
Материалы и методы
В качестве объекта исследования использовали водные растворы амикацина, приготовленные разбавлением лекарственного препарата на основе амикацина сульфата 0,15 М NaCl до требуемой концентрации (Ы0-Ы0-6 М). В качестве медиатора использовали 1 • 10-2 М раствор п-бензохинона (Лабтех, ч). Перед проведение измерения анализируемый раствор амикацина смешивали с раствором медиатора в соотношении 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
Основываясь на способности амикацина образовывать комплексы с хинонами, нами было предложено использовать п-бензохинон в качестве медиатора. Было обнаружено, что при взаимодействии водного раствора амикацина и водного раствора п-бензохинона происходит снижение пиков восстановления при потенциале -200 мВ и окисления при потенциале -100 мВ и появление дополнительного пика окисления при потенциале +325 мВ (рис. 2). Появление данного пика может указывать на протекание процесса электроокисления продукта взаимодействия амикацина и п-бензохинона.
Рис. 2. Вольтамперограммы на платиновом электроде в растворе:--0,15 М №С1 (фон);
••• - МО"2 М амикацин;----МО"2 М п-бензохинон; -•- -
МО"2 М амикацин + МО-2 М п-бензохинон.
При анализе вольтамперограмм, полученных в растворах с различной концентраций амикацина (ЫО^ЫО-6 М), было отмечено, что наиболее заметные измерения наблюдается для пика окисления при потенциале порядка -100 мВ (Рис. 3). Что немаловажно, изменения уже отчетливо заметны при концентрациях более 5-10-6 М, при том, что, терапевтическая пиковая концентрация амикацина в крови составляет до 40 мг/л, минимальная около 5 мг/л [7], т.е. 6,8-10-5 М и 8,5-106 М, соответственно.
Рис. 3. Вольтамперограммы на платиновом электроде в растворе МО-2 М п-бензохинона и амикацина с
концентрацией:-0;----51О-6 М; ••• - 51О-5 М; -•- - 51О-
4 М;-----51О-3 М.
При этом была получена линейная зависимость величины тока пика окисления от концентрации амикацина в растворе в достаточно широком диапазоне концентраций (540"3^540"6 М).
0,7
R" = 0.9207
0,6 0,6
0,3
О,г 0,1
10! 10^ 10J 101
С,„„,„,„„ M
Рис. 4. Зависимость величины тока пика окисления гидрохинона от концентрации амикацина.
Заключение
Таким образом, было показана возможность электрохимического определения амикацина с использованием п-бензохинона в широком диапазоне концентраций. Данная методика может быть использована для разработки количественного метода определения концентрации амикацина в водных и биологических средах.
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. Jezùowska-Bojczuk M., Les'niak W.,Bal W., Kozlowski H., Gatner K.,Jezierski A., Sobczak J., Mangani S., Meyer-Klaucke W. Molecular
Mechanism of Hydrogen Peroxide Conversion and Activation by Cu(II)-Amikacin Complexes // Chemical Research Toxicology. - 2001. - Vol. 14, No. 10. - P. 1353-1362.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Jenkins A., Thomson A.H., Brown N.M., Semple Y., Sluman C., MacGowan A., Lovering A.A., Wiffen P.J. Amikacin use and therapeutic drug monitoring in adults: do dose regimens and drug exposures affect either outcome or adverse events? A systematic review // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. - 2016. - Vol. 71, No. 10. - P. 2754-2759.
