Noi polimeri imprentati molecular (MIPs) dezvoltati pentru analiza sensibila si rapida a antibioticelor din clasa nitrofuranilor (NITROMIP) PN-II-PT-PCCA PN-II-PCCA-2013-4-0203, PROIECT nr. 197/2014 Sursa de Finantare: UNITATEA EXECUTIVA pentru FINANTAREA INVATAMANTULUI SUPERIOR, a CERCETARII, DEZVOLTARII si INOVARII (UEFISCDI)
60
Embed
Noi polimeri imprentati molecular (MIPs) dezvoltati pentru ... 197_2014... · Obiectivele acestui proiect sunt sinteza a doi polimeri imprentati ... Datorita caracterului polar si
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
(metacrilat de 2-hidroxietil) (2-vinilpiridina) (4-vinilpiridina) CH CH2
CH CH2
CH2
C
CH3
CO
OCH
2C
CH3
CO
O CH2
CH2
O
CH
2
O
C
O
C CH2
CH3
CH2
C
CH3
C
O
O C
H2
CC
H2
CH2
O
C
O
C CH2
CH3
CH3
CH
2
O
C
O
CH CH2
CH2
CH C
O
O C
H2
CC
H2
CH2
OC
O
CH CH2
OH
(etilenglicoldimetacrilat)(p-divinilbenzen)
(trimetacrilat de trimetilpropan) (triacrilat de trimetiletanol)
Structurile unor monomeri utilizaţi în procese de imprentare Structurile unor agenţi de reticulare („crosslinkers”)
utilizaţi în procese de imprentare
E.Yilmaz, K.Mosbach, K.Haupt, Influence of functional and crosslinking monomers and the amount of template on the performance
of molecularly imprinted polymers, Anal. Communications, 1999, 35, 167;
P.A.G.Cormack, E.A.Zurutuza, Molecularly imprinted polymers: synthesis and characterization, J. Chromatogr. B, 2004, 804, 173;
K.Moller, U.Nilsson, C.Crescenzi, Synthesis and evaluation of molecularly imprinted polymers for extracting hydrolysis products of
organophosphate flame retardants, J. Chromatogr. A, 2001, 938, 121.
Condiţionare
5 mL MeOH
Acomodare
5 mL H2O
Incărcare
2,5 mL
Nitrofurantoina
10 ppm
-de n ori- 0 20 40 60 80 100
0
2
4
6
8
10
Polimer neimprentat
Co
nce
ntr
atie
(p
pm
)
Volum (mL)
Nitrofurantoina
0 20 40 60 80 100 1200
2
4
6
8
MIP 1 (cu MMT)
Co
nce
ntr
atie
(p
pm
)
Volum (mL)
Nitrofurantoina
Curba de eluţie modelată prin funcţia
Boltzmann pentru nitrofurantoina pe
adsorbantul de tip martor
Curba de eluţie modelată prin funcţia
Boltzmann pentru nitrofurantoina pe
adsorbantul de tip MIP 1
O
N
N
NH
O
O
N+
O-
O
0 20 40 60 80 100
0
2
4
6
8
MIP 2 (fara MMT)
Co
nce
ntr
atie
(p
pm
)
Volum (mL)
Nitrofurantoina
Curba de eluţie modelată prin funcţia
Boltzmann pentru furaltadonă pe
adsorbantul de tip MIP 2
Studii privind condițiile experimentale de obținere a
MIP-urilor cu afinitate pentru medicamente/ metaboliți
din clasa nitrofuranului
Adsorbant VB
(mL)
VR
(mL)
VT
(mL)
Martor 25 59 123
MIP 1 40 83 167
MIP 2 35 69 130
Valorile parametrilor caracteristici curbei de eluţie SPE
pentru furaltadonă, utilizand MIP ca adsorbant
0 20 40 60 80 100
0
2
4
6
8
10C
on
ce
tra
tie
(p
pm
)
Volum (mL)
Polimer martor
MIP cu MMT
MIP fara MMT
Comparaţie între curbele de eluţie pentru
nitrofurantoina pe cei trei adsorbanţi.
Performantele studiului SPE-MIP:
Nitrofurantoina:
Randament adsorbtie pe cartus SPE: 40 %
Randament de desorbtie de pe cartus SPE: 63%
AOZ:
Randament adsorbtie pe cartus SPE: 72%
Randament de desorbtie de pe cartus SPE : 59%
NCl
NN
NCH3
NBr
NH
N
O
NCl
NO
CH3
NO2N
NO
CH3
F
NCl
N
CH3
NO2N
NH O
Alprazolam Bromazepam Diazepam
Flunitrazepam Medazepam Nitrazepam
RETENTION BEHAVIOUR OF SOME BENZODIAZEPINES IN SOLID-PHASE EXTRACTION USING ADSORBENTS WITH
VAIOUS HYDROPHOBICITY
Elena Bacalum, Mihaela Cheregi and Victor David
Revue Roumaine de Chimie, in curs de publicare.
Benzodiazepines CAS
Number
Molecular
weight log Kow pKa
Alprazolam 28981-97-7 308.77 3.87 2.4
Bromazepam 1812-30-2 316.16 1.93 2.9
Diazepam 439-14-5 284.74 2.70 3.3
Flunitrazepam 1622-62-4 313.29 1.91 1.8
Medazepam 2898-12-6 270.76 4.43 6.2
Nitrazepam 146-22-5 281.27 2.45 3.2
Alte studii efectuate in cadrul proiectului:
Studiul comparativ SPE pentru compusi cu caracter hidrofob investigati pe
adsorbanti clasici
Cartridge
type
Adsorbent
mass
mg
Surface
area
m2/g
Particle
size
mm
Average
pore size
Å
Carbon
loading
%
Retention
mechanism Type of interaction
SampliQ
C18 200 541 45 60 25.7
Reversed phase Hydrophobic
SampliQ
C8 200 571 45 60 15.6
Reversed phase Hydrophobic
SampliQ
Phenyl 200 562 45 60 12.6
Reversed phase Hydrophobic
and p-p
Finisterre
Cyano 200
Not
available 50 60 4
Reversed phase
and normal phase
p-p, dipole-dipole,
and hydrophobic
Interacţii p-p
Si O
O
O
O
Si
CH3
CH3
Si O
O
O
O
Si
CH3
CH3
NSi O
O
O
O
Si
CH3
CH3
Si O
O
O
O
Si
CH3
CH3
C18
C8
CN C6H5-
van der Waals
polar interactions
Interacţii
dipol-dipol
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
5
10
15
20
25
Elu
ate
co
ncen
tra
tio
n (m
M)
Volume (mL)
Phenyl
Cyano
C18
C8
Bromazepam
Comparative retention study for some benzodiazepines in HPLC with C8, C18, C6H5 and
CN stationary phases (E.Bacalum, M.Cheregi, T.Galaon, V.David, in curs de publicare)
30 35 40 45 50 55 60
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
log
k
% ACN
Bromazepam
Alprazolam
Nitrazepam
Flunitrazepam
Diazepam
Medazepam
30 35 40 45 50 55 60
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
log
k
% ACN
Bromazepam
Nitrazepam
Alprazolam
Flunitrazepam
Diazepam
Medazepam
40 45 50 55 60 65
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
log
k
% ACN
Bromazepam
Nitrazepam
Alprazolam
Diazepam
Flunitrazepam
Medazepam
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
log
k
% ACN
Alprazolam
Diazepam
Nitrazepam
Flunitrazepam
Bromazepam
Medazepam
C6H5-
NC-
C8
C18
Dependente polinomiale ale retentiei HPLC pe fazele stationare indicate ale unor benzodiazepine in functie de
compozitia fazei mobile data de procentul de acetonitril. (in curs de publicare)
Structurile compusilor ce
urmeaza a fi investigati in
cadrul acestui proiect si
date privind
hidrofobicitatea lor prin
constanta de partitie
apa/octanol (Kow)
NHNON
O
O N
O
O
ONON
O
O N
O
CH
2
NO
ONNH
2
O
CH
2
NO
ONNH
2
O
Nitrofurantoina(log Kow = -0.22)
Furaltadonalog Kow = +0.73
AOZ, log Kow = -0.66
AMOZ, log Kow = -0.80
apa
oltanocow
]A[
]A[K
A.I.2. Studii privind dezvoltarea de metode cromatografice pentru separarea si
determinarea medicamentelor/metaboliților din clasa nitrofuranului din matrici sintetice:
Coordonator (CO) - UNIVERSITATEA BUCURESTI, Facultatea de Chimie.
Valoarea lui Kow este esentiala in comportarea
HPLC.
min1 2 3 4 5 6 7 8
mAU
0
50
100
150
200
250
300
350
80 % MeOH
75 % MeOH
70 % MeOH
65 % MeOH
60 % MeOH
55 % MeOH
50 % MeOH
min0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
mAU
0
50
100
150
200
250
40 % ACN
45 % ACN
50 % ACN
55 % ACN
60 % ACN
65 % ACN
70 % ACN
75 % ACN
80 % ACN
Dependenta retentiei in functie de procentul de metanol (MeOH), respectiv de acetonitril (ACN) din faza
mobila pentru nitrofurantoina, pentru o coloana de tip polar HILIC).
SiOO
OO
C
H2
C
CH3
O C(CH3)3
O OO
PO
N+
O O CH3
CH3
CH3
Comporatrea compusilor polari
pe coloane de tip polar
min0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
mAU
0
25
50
75
100
125
150
175
200
35 % MeOH
40 % MeOH
45 % MeOH
50 % MeOH
55 % MeOH
60 % MeOH
AMO
Z
Nitrofurantoin
a
min0.5 1 1.5 2 2.5 3
mAU
0
100
200
300
400
500
600
700
60 % ACN
55 % ACN
50 % ACN
45 % ACN
40 % ACN
35 % ACN
Conditii experimentale:
Debit 1 mL/min, 25 C, 210 nm.
Volumul de injectie: 2 mL
Nitrofurantoina - 200 ppm in metanol
AMOZ – 250 ppm in metanol
Coloana Zorbax Eclipse XDB C18.
Comporatrea compusilor polari
pe coloane de tip hidrofob
A I.3 Studii referitoare la construcția de senzori pentru determinarea
medicamentelor/metaboliților din clasa nitrofuranului din matrici sintetice
(Partener 2 - INCDSB)
In cadrul acestei etape au fost realizate studii de catre INCDSB privind posibilitatea determinarii rapide
prin mijloace electrochimice a trei medicamente din clasa nitrofuranilor (furazolidona, furaltadona si
nitrofurantoina) si a unui compus de degradare: AOZ care se gaseste in produsele alimentare
contaminate in urma utilizarii furazolidonei.
feri/fero-deox
PBS-deox PBS-
aer
Voltamogramele ciclice inregistrate cu un electrod BDE curat
in solutie deoxigenata de tampon (PBS pH 7.4) si in prezenta
aerului, precum si in solutie deoxigenata de feri/fero
5
100
Voltamogramele ciclice inregistrate la diferite viteze de
scanare intre 5-100 mV/s cu un electrod BDE curat in solutie
deoxigenata de nitrofurantoin 0.1 mM.
Comunicare orala: A. Chira, B. Bucur, T. Galaon, G.L. Radu: “Study of the synthesis and degradation of
4.4’-dipyridine derivatives“, 2nd International Conference on Chemical Engineering ICCE2014, Iași,
Romania, Noiembrie 5 - 8, 2014
5
100
Voltamogramele ciclice inregistrate la diferite viteze de
scanare intre 5-100 mV/s cu un electrod BDE curat in solutie
deoxigenata de furazolidona 0.1 mM.
Voltamogramele ciclice inregistrate la diferite viteze de
scanare intre 5-100 mV/s cu un electrod BDE curat in
solutie deoxigenata de furaltadona 1 mM.
y = -0.002x - 0.354R² = 0.983
y = -0.002x - 0.263R² = 0.980
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.10 20 40 60 80 100
I (m
A)
v (mV/s)
y = -0.022x - 5.329R² = 0.989
-8
-7
-6
-5
0 20 40 60 80 100
I (m
A)
v (mV/s)
A) B)
a)
b)
Graficele de calibrare reprezentand inaltimea picurilor vs. viteza de scanare (5-100 mV/s) pentru A) furazolidona 0.1 mM (a) si
nitrofurantoin (b) ; B) furaltadona 1mM.
y = 0.863x + 0.555R² = 0.994
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8 10
I (n
A)
Furaltadona (mM)
A) B)
y = 6.939x - 0.009R² = 0.987
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 2 4 6
I (n
A)
Nitrofurantoin (mM)
A) B)
y = 6.912x + 0.163R² = 0.984
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4
I (n
A)
Furazolidona (mM)
A) B)
A) Semnalele analitice obtinute la
determinarea furaltadona prin DPV. B)
Graficul de calibrare corespunzator.
Concentratii nitrofurantoin : 0.5 – 10 mM
A) Semnalele analitice obtinute la
determinarea nitrofurantoiului prin DPV. B)
Graficul de calibrare corespunzator.
Concentratii nitrofurantoin: 0.1 – 5 mM.
A) Semnalele analitice obtinute la determinarea
furaltadona prin DPV. B) Graficul de calibrare
corespunzator. Concentratii nitrofurantoin :
0.5 – 10 mM.
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
Ari
e p
ic c
rom
ato
gra
fic (
mA
U*s
ec)
Concentratie (mg/mL)
Equation y = a +
Adj. R-Squ 0.99936
Value Standard Er
B Intercep -8.526 8.47327
B Slope 7.4917 0.06693
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
350
375
Ari
e p
ic c
rom
ato
gra
fic (
mA
U*s
ec)
Concentratie (mg/mL)
Equation y = a +
Adj. R-Sq 0.9981
Value Standard
B Interce 3.145 2.23919
B Slope 0.681 0.01031
A.I.4. Studiul metodei de analiză standard care va fi utilizata ca analiză de
referință:
Partener (P4) - CP MED LABORATORY SRL
Drepte de calibrare pentru nitrofurantoina si metabolitul AMOZ, obtinute prin HPLC cu
detectie UV in mecanismul de separare de tip faza inversa.
Metoda HPLC – Metoda standard in analiza probelor complexe.
A I.5 Diseminarea rezultatelor prin participare la conferinte:
Comunicare orala: A. Chira, B. Bucur, T. Galaon, G.L. Radu: “Study of the synthesis
and degradation of 4.4’-dipyridine derivatives“, 2nd International Conference on
Chemical Engineering ICCE2014, Iași, Romania, Noiembrie 5 - 8, 2014.
Alte rezultate obtinute in etapa I vor fi publicate in urmatorul an, 2015, in reviste de
specialitate din tara si strainatate.
ETAPA 3 - 2016
Act. 3.1. Studii preliminare privind dezvoltarea si utilizarea unui al doilea MIP.
Partener (P1) – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI; Partener (P3) –
COSFEL ACTUAL S.R.L.
Activitati partener: Studii preliminare privind dezvoltarea unui al doilea MIP.
A. 3.2. Studii preliminare privind dezvoltarea unei metode cromatografice bazata
pe prelucrarea probei cu MIP-uri pentru analiza unui al doilea
medicament/metabolit din clasa nitrofuranului.
Coordonator: Universitatea din Bucuresti
A III.3 Studii preliminare privind dezvoltarea unui senzor pentru analiza rapida a
unui al doilea medicament/metabolit din clasa nitrofuranului
Partener: INCDSB -2016.
Activitatea A3.4: Compararea metodelor analitice dezvoltate
Partener (P4) - CP MED LABORATORY SRL
Activitatea A3.5. Diseminarea pe scara larga prin comunicarea si publicarea
nationala sau internationala a rezultatelor.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Tra
ns
mit
an
ce
(%
)
Wavenumber (cm-1)
blank 10
MIP 10
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Tra
nsm
itan
ce (
%)
Wavenumber (cm-1)
blank 11
MIP 11
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Tra
nsm
itan
ce (
%)
Wavenumber (cm-1)
blank 12
MIP 12
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Tra
ns
mit
an
ce
(%
)
Wavenumber (cm-1)
blank 13
MIP 13
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
Tra
nsm
itan
ce (
%)
Wavenumber (cm-1)
blank 14
MIP 14
Spectrele FT-IR pentru adsorbantii de tip MIP sintetizati de UPB, colectivul condus de
Conf. Dr. Edina Rusen, înainte de extracţie moleculei template de furaltadona din
matricea polimerului (linia roşie), respectiv după extracţie (linia neagră).
min0 2 4 6 8 10 12 14
mAU
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
*VWD1 A, Wavelength=365 nm (STUDIU FURANI\AMESTEC FRD SI NFT_20%ACN_80% H2O_01.D)*VWD1 A, Wavelength=365 nm (STUDIU FURANI\AMESTEC FRD SI NFT_25%ACN_75% H2O_01.D)*VWD1 A, Wavelength=365 nm (STUDIU FURANI\AMESTEC FRD SI NFT_30%ACN_70% H2O_01.D)*VWD1 A, Wavelength=365 nm (STUDIU FURANI\AMESTEC FRD SI NFT_35%ACN_65% H2O_01.D)*VWD1 A, Wavelength=365 nm (STUDIU FURANI\AMESTEC FRD SI NFT_40%ACN_60% H2O_02.D)*VWD1 A, Wavelength=365 nm (STUDIU FURANI\AMESTEC FRD SI NFT_45%ACN_55% H2O_2.D)*VWD1 A, Wavelength=365 nm (STUDIU FURANI\AMESTEC FRD SI NFT_50%ACN_50% H2O_01.D)
Cromatograme suprapuse la diverse compozitii ale fazei
mobile, utilizand o coloana cromatografica Luna C8 (dublu
inertizata), pentru concentratii de acetonitril in faza mobila
in intervalul 20 – 50% (debit de faza mobila – 1 mL/min;
temperatura coloanei 25C; detectie la 365 nm, volum de
injectie 10 mL).
Studiul cromatografic a fost efectuat in laboratorul de cromatografie al
Facultatii de Chimie, UB
Curbe de elutie ale furaltadonei pe doua MIP-uri, notate cu MIP 5 si 6,
in comparatie cu adsorbanti neimprentati (notati cu NIP 5 si 6).
0
1.5
0.5
1
200 450 300 400
A
λ [nm]
y = 0.014x + 0.013
R² = 0.998
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0,00 50,00 100,00 150,00
A 3
71
nm
Conc NF, μM
0
0.17
0.05
0.1
0.15
200 450 300 400
A
λ [nm]
Studiu spectrometric UV-Viz asupra
stabilitatii nitrofurantoinei efectuat in
laboratorul Departamentului de Chimie
Analitica, UB (Lector Dr. A. Gheorghe).
0
0.3
0.1
0.2
200 500 300 400
A
λ nm]
387 nm
278.5 nm 373.5 nm
271 nm
371 nm
267 nm
y = 0,0326x + 0,0595 R² = 1
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0 2 4 6 8 10
A 3
71 n
m
Conc adaos NF , μM
Mediu bazic - sol NaOH
y = 0,0303x + 0,049 R² = 1
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0 2 4 6 8 10
A 3
71 n
m
Conc adaos NF, μM
Mediu acid - sol HCl
y = 0,0299x + 0,0568 R² = 1
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0 2 4 6 8 10
A 3
71 n
m
Conc adaos NF, μM
sol apoasă
Studiul aplicării metodei adiţiilor
standard pe probe de apă de suprafaţă
în următoarele condiţii: (a) proba cu pH
iniţial 6,5; (b) mediu acid; (c) mediu
basic.
Spectrele de absorbţie ale soluţiei apoase
de nitrofurantoină cu concentraţia 10 μM in
mediu neutru, acid si basic.
(replib) Formamide, N,N-dimethyl-
30 40 50 60 70 800
50
100
30
3141
42
43
44
45 5658 72
73
74
NO
Cromatograma separarii unui amestec de
solventi volatili prin GC-MS, realizat in
laboratorul de cromatografie de gaze al
partenerului CP MED LABORATORY SRL.
Spectrul de masa al
dimetilformamidei din libraria
spectrala (sus) si cel experimental,
obtinut din cu detectorul MS al
sistemul gaz-cromatografic.
Semnalele analitice
obtinute cu electrozii cu
MIP pentru diferite solutii
standard de furaltadona
Semnalele obtinute pentru un
electrod cu MIP. Albastru
inchis: semnalul initial inainte
de stabilizare. Albastru
deschis: semnalele obtinute
pentru masuratori separate
de imersare in PBS. Negru,
rosu si verde: semnalele
obtinute pentru electrozi
regenerati prin imersie in
etanol si PBS
Reprezentarea Nyquist a
spectrelor de impedanta
electrochimica masurate
pentru electrozi acoperiti cu
SAM.
Studii preliminare privind dezvoltarea unui senzor pentru analiza rapida a unui al doilea
medicament/metabolit din clasa nitrofuranului (realizat de grupul condus de Dr. Bogdan Bucur, - INCDSB)
Diseminarea rezultatelor etapei 2016:
1. E. Bacalum. M. Tanase, M. Cheregi, H.Y. Aboul-Enein, V. David, Retention mechanism in zwitterionic hydrophilic liquid
chromatography (Zic-Hilic) studied for highly polar compounds under different elution conditions, Revue Roumaine de
Chimie, 61 (6-7), 531-539 (2016).
2. M-C. Radulescu, M-P. Bucur, A. Alecu, B. Bucur, G. L. Radu, Electrochemical determination of hydrogen peroxide using