KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE

doc. dr Nataša Pejić 110.11.2010

KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA

RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODEZA ODREĐIVANJE RAZLIČITIH ANALITA

Doc. dr Nataša PejićDoc. dr Nataša Pejić **FarmacetskiFarmacetski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beogradfakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, E-mail, E-mail: : [email protected]

mailto:[email protected]


Savremena ispitivanja oscilatornih hemijskih sistema (OHS)

imaju dva glavna aspekta:

Primena OHS uanalitičkim

određivanjima Dizajniranje novih

oscilatornih reakcijai rasvetljavanje njihovog složenog mehanizma sa

fizičko-hemijske tačke gledišta


Primena OHS u analitičkim određivanjima

Od 1999. do 2004. god.: oko 50 radova

(u preglednom radu: J. Gao, Pak. J. Biol. Sci. 8 (4) 512, 2005.

Od 2005. godine: oko 60; naša grupa 8 radova

(u preglednom radu: N. Pejić, Hem. ind., 63 (5a) 455, 2009.

Određivanje elemenata u tragovima: npr. talijum (LOD 1012 M)

(P. Strizhak, at all., Anal. Chim. Acta, 428, 15, 2001 )


Izuzetno korisna alatka za:

određivanje vrlo niskih koncentracija pojedinačnih jedinjenja

simultano određivanje nekoliko jedinjenja u smeši, bez njihovog prethodnog odvajanja

KINETIČKI KINETIČKI

METOD


1. Monotonom režimu:

exp. dobijeni signal reflektuje reakcionu brzinu, koja zavisi od c jedinjenja koje se određuje; određivanje se zasniva na merenju instrumentalnog signala i njegovog poređenja sa kalibracionom krivom

2. Oscilatornom (regularne oscilacije, kvazi periodične, oscilacije udvojenog perioda, deterministic chaos, itd.)

analiza perioda, amplitude, Ljapunovog eksponenta, itd.

Kinetički metod se bazira na sposobnosti ispitivanog jedinjenja da menja kinetičke parametre oscilatorne hemijske reakcije

Primenjuje se u različitim dinamičkim režimima OHS:Primenjuje se u različitim dinamičkim režimima OHS:


PULSNA PERTURBACIONA TEHNIKA

Za ispitivanje nelinearnih sistema koja se zasniva na analizi odgovorasistema na POBUDU izazvanu SPOLJAPOBUĐIVANJE (PERTURBACIJA): trenutni porast c neke reak. vrste snižavanje c promena T hν, itd.

1.PULSNE (diskretne): naglo ubrizgavanje perturbujuće vrste (ili više)PERIODIČNEKONSTANTNE TOKOM ODREĐENOG VREMENA2. Perturbaciona analiza se može primeniti nezavisno od ispoljene dinamike sistema

KONCENTRACIONE PERTURBACIJE

Jimenez-Prieto R., Silva M., Perez-Bendito, Analyst,

23 (1998) 1R.

Koncentracione perturrbacije se svrstavaju u 2 grupe prema:

1. dužini trajanja i 2. osobina ustaljenog stanja koje se perturbuje


Bazira se na uzastopnim perturbacijama matrice koja se nalazi u

stabilnom stacionarnom stanju,

naglim, uzastopnim ubrizgavanjem analita (ili standarda) u reakcioni sistem

Ukoliko je mešanje dovoljno brzo, u sistemu se trenutno

uspostavlja novo stanje; potonja evolucija sistema je potpuno

određena imanentnim svojstvima matrice i ni na koji način ne zavisi

od primenjene perturbacije diskretne, pulsne perturbacije

METOD: Pulsna Perturbacija Oscilatornog reakcionog sistema koji se nalazi u Stabilnom Stacionarnom Stanju (PPOSSS)


Dodavanje malih količina ispitivanog analita u oscilatornu reakciju (kao matricu) menja neke od njenih

svojstava što se može iskoristiti za postavljanjeanalitičkog protokola za određivanju različitih supstancija

Predloženi metod bazira se na potenciometrijskom praćenju odgovora matričnog sistema na koncentracione perturbacije; matrični sistem se nalazi u neravnotežnom

stabilnom stacionarnom stanju (i u blizini bifurkacione tačke)

Pulse Perturbation of the Oscillatory reaction system in a Stablenon-equilibrium Stationary State

PPOSSS metod


Perturbaciona analiza

Izbor dinamičkog stanjamatrice koje će biti perturbovano

Izbor matrice

Neophodni koraci u PPOSSS metodi:

BL

sss


Oscilatorni ekstremna osetljivost nelinearnih hemijskih sistema na

male promene spoljašnjih faktora (T, p, protoci, mešanje, h) kao matrica se može koristiti bilo koja oscilatorna reakcija

BL reakcija: Bogastvo evolucije, vrsta i reakcionih puteva Poznavanje njene formalne kinetike i dinamike u širokoj

faznoj oblasti Relativno dobrog poznavanja mehanizma Bliska autorima

Zašto oscilatorni i zašto Bray-Liebhafsky (BL) oscilatorna reakcija?

1. korak u primeni PPOSSS: IZBOR MATRICE


CSTR (Continously feed well stired tank reactor): Dobromašajući protočni reaktor

otvoren hemijski istem (sa okolinom razmenjuje E i m) u ovom slučaju postoji kontinuirani protok reaktanata i produkata brzine protoka mogu se menjati procesi unutar reaktora ne zavise samo od hemizma, već i od brzine protoka m, odnosno t koje supstancije provedu u reaktoru

APARATURA


Reaktanti se pomoću P1 const. dovode iz rezervoara u reakcionu posudu pojedinačno i trenutno mešaju (idealno); izlazni protok ima isti sastav i T kao homogena smeša u rezervoaru. V tečnosti se održava pomoću P2.

Shematski prikaz CSTR


Peristaltičke pumpe

I

S

M

A

T

E

C

H

OLE DICH


Kako radi peristaltička pumpa?

petokanalna pumpa

srce PP su kanali (roleri (2, 3 ili 6))


Kontrolni parametri koji karakterišu protočni reaktor

Ukupna zapreminska brzina protoka, v ( mL s1):

n

iivv

1

*0 ii

i Rv

vR

V

vj 0

0

1

jv

V

odvod

A

utok

A

reak

A

CSTR

A

dt

dc

dt

dc

dt

dc

dt

dc

.

Koncentracije protoka Ri0 reaktanta Ri ( mol dm3):

Specifična brzina protoka, j0 ( s1):

Rezidentno vreme (vreme obnove), ( s):

Promena koncentracije bilo koje reakcione vrste u vremenu (T=const., mešanje trenutno i kada se reakcija odvija u unutrašnjosti reak. suda, a ne na zidovima istog):

doc. dr Nataša Pejić 1610.11.2010praznepune mm

V

Kalibracija pumpe (creva)

Određivanje: eksperimentalnih protočnih koncentracija reaktanata osetljivosti creva na dotok reaktanata specifične brzine protoka

Gravimetrijski: meri se zapreminska brzina protoka reaktanta (u mL min1) Iz vremena i V vode koja se dovodi protokom:


0 5 10 15 20 25 30 35 400

1

2

3

4

5

v, m

L m

in-1

obrt min-1

Kalibraciona kriva (viton creva) za KIO3 i H2SO4

Za ostale vrednosti brzine obrtaja PP, koeficijent protoka dobija se množenjem određene vrednosti brzine obrtaja (obrt min1) sa koeficijentom protoka od 1 obrt min1 ( npr. = 0,014 min1)

Iz zapreminskih brzina protoka reaktanata (za brzinu obrtaja pumpe od 1 obrt min1) i VU =22,2 mL, koeficijent protoka iznosi:

j0 = 0.319 mL min-1 / 22.2 mL = 0.014 min1


jo = 4.5103 min1 4.5103min1 1 obrt min1 / 0.014 min1 0.32 obrt min1 = 0.32 rpm

Protočna (inflow) c reaktanta (npr. KIO3):

Rezidentno vreme:

MKIOvvv

vKIO

OHSOHKIO

KIOo

2*33 105.7

22423

3

min2.222min0045.0

11

PRIMER: Na koliko obrtaja treba podesiti pumpu da bi jo = 4.5103 min1


Optimizacija reakcionih uslova

2. korak u primeni PPOSSS: IZBOR DINAMIČKOG STANJA KOJE SE PERTURBUJE

Lociranje položaja aktuelne bifurkacione tačke

(BT) u parametarskom faznom prostoru bifurkaciona analiza Izbor dinamičkog stanja koje će biti perturbovano i Uticaj izabranog dinamičkog stanja na osetljivost

matričnog sistema


Ispitivanje uticaja parametara (kontrolnog) na dinamiku matrice;

kontrolni parametri: T, jo ili c protoka

Bifurkacija predstavlja prelazak sistema iz jednog evolutivnog oblika u drugi, tj. jedne dinamičke strukture u drugu, pri promeni nekog od kontrolnih parametara

Određivanje kritičnih vrednosti parametara na kojima se menja dinamika sistema

bifurkaciona tačka utvrđivanje načina na koji se menja dinamika sistema (tip bifurkacije)

BIFURKACIONA ANALIZA

Pejić N. i aut., Bull. Chem. Soc. Jpn., 80, 1942, 2007

(a)(a)

(b)(b)

Sl. 1. Vremenska evolucija BLreakcije

Sl. 2. Bifurkacioni dijagram

Bifurkaciona tačka :TTBTBT = 43.2 = 43.2 CC


Izbor dinamičkog (ih) stanja koje (a) će biti perturbovano (a)

U zavisnosti od početnih eks. uslova dobijaju se različita dinamička stanja matrice (Sl. 1)

Dobijen je bifurkacioni

dijagram (Sl. 2 a)

Nađena je bifurkaciona tačka (Sl. 2 b)

Izbor stabilna

stacionarna stanja u

okolini bifurkacione

tačke za izvođenje

perturbacija

2323doc. dr Nataša Pejićdoc. dr Nataša Pejić10.11.201010.11.2010

IZBOR ANALITA(reakcione vrste)

za PPOSSS

Oni koji su esencijalne za dobijanje oscilacija i postoje kao

reaktanti, intermedijeri ili

produkti u matrici

oni koje nisu direktni učesnici reakcija

koje čine mehanizam

osc. razlaganja H2O2, ali moraju

da reaguju sa nekom od komponenti matrice


ANALITI

Flavonoidi: kvercetin,

rutin, hesperidin, itd.

Alkaloidi: morfin,

O-acetil morfin,tebain,

kodein, itd. Paracetamol

Askorbinska kiselina

Vitamini:Vitamini:tiamin (B1),tiamin (B1),

riboflavin (B2),riboflavin (B2),niacin (B3),niacin (B3),

piridoksin (B6),itd.piridoksin (B6),itd.

Peroksidaza,katalaza

Mokraćna kiselina

itd...

10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić 25

UZORCIZA PPOSSS

Do sada…


3. korak: PERTURBACIONA ANALIZA

ANALIT: HESPERIDIN (Hesp)

REALNI UZORAK

Flavonoid, Flavanon

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem, 381, 775, 2005

2710.11.2010

Osnovni standardni rastvor Hesp., rastvaranjem Hesp. u 70% metanolnom rastvoru; rastvori nižih koncentracija pogodnim razblaživanjem osnovnog

Standardni rastvori

Kapsule (po deklaraciji proizvođača

sadrže 751 mg Hesp i 1 mg vitamina C)

Izmereno 20 kapsula i rastvarena srednja masa jedne kapsule u 500 mL 70% metanola i rasvor filtriran

Đus (Bravo) (Ručno izceđen)

1 mL đusa (komercijalnog, ili ručno izceđenog) pomešano sa 4 mL 70% metanola; smeša centrifugirana, supernatant filtriran i razblažen 70% metanolom

Vino 2 mL belog vina u 50 mL 70% metanola


matrica se perturbuje analitom injektiranjem određene zapremine alikvota direktno u matricu

evolucija matrice prati se potenciometrijski (Pt i Ag/AgCl elektrode)

Intenzitet perturbacija injektirana c analita

dinamička c analita (u reak.

sistemu)g mLg mL11,, mol Lmol L11, , molmol

2929Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381,Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005 775, 2005

10.11.201010.11.2010

Analitički signal Em = Ep ─ EsEm = Ep ─ Es

injektiranje injektiranje c Hesp u matricu c Hesp u matricu


Generalna analitička procedura

Reakciona posuda (T = 60.0 C i zaštićena od h) se puni reaktantima, R1 KIO3, R2 H2SO4 i R3 H2O2 pri maksimalnoj brzini obrtanja pumpe P1 Nakon 330, prekida se dotok reaktanata, višak reakcionog rastvora odvede pomoću P2. Na ovaj način osc. evolucija BL reakcije startuje u uslovima zatvorenog reakcionog sistema. Nakon 23 oscilacije (posle ~ 30 min) ponovo se uključuje dotok reaktanata na određeni jo, a kontrolni parametar (T, koncentracije protoka ili jo) podese se na vrednost radnih uslova (stabilno stacionarno stanje u okolini bifurkacione tačke)

Perturbacije


10.11.201010.11.2010

II IIII IIIIII

I I tranzijentne oscilacije tranzijentne oscilacije

II II stabilno stacionarno stanje u okolini b.t. stabilno stacionarno stanje u okolini b.t.

III III potenciometrijski zabeleženi odgovori potenciometrijski zabeleženi odgovori


Različiti analiti imaju i različite oblike odgovora

10.11.201010.11.2010 doc. dr Nataša Pejićdoc. dr Nataša Pejić 3333

Strukturno slična jedinjenja imaju različite oblike odgovora

flavon

Flavonoidi:

flavanon

flavanon

23


Praktične osobine

Praktičan rad

Vreme

Cena

Bezbednost

Smetnje

Tačnost

Preciznost

Specifičnost/Selektivnost

Osetljivost

Reprezentativnost

VODEĆI ASPEKTI METODE

Karakteristike PPOSSS


Validacija analitičke metode

Postupak utvrđivanja i provere karakterističnih analitičkih parametaraPostupak utvrđivanja i provere karakterističnih analitičkih parametarakoji su dobijeni eksperimentalnokoji su dobijeni eksperimentalno

Ispitivana supstancija: svaka supstancija koja se može odrediti Ispitivana supstancija: svaka supstancija koja se može odrediti analitičkim metodom (npr. aktivna supstancija, pomoćna supstancija,analitičkim metodom (npr. aktivna supstancija, pomoćna supstancija,

nečistoća, konzervans)nečistoća, konzervans)


Analitički parametri validacije

linearnilinearni opseg (analitički opseg) opseg (analitički opseg) osetljivostosetljivost LLOD (dokazivanja)OD (dokazivanja) LOQ (određivanja)LOQ (određivanja) preciznostpreciznost tačnost, tačnost, ricaveryricavery selektivnostselektivnost (specifi (specifiččnostnost))

Karakteristike analitičke procedure i metode(analitički parametri):

Kao i: pogodnost sistema, robusnost i stabilnost analitičkih rastvora

Nisu svi para

metri

uvek podjednako zn

ačajni!


Linearnost

Pokazuje da su rezultati ispitivanja direktno, ili uz korišćenje dobro def. matem. transformacije, proporcionalni c

Treba je potvditi koristeći najmanje 5 c

Na osnovu dobijenih rezultata (y) izračunavaju se parametri regresione jed.

Y = A X + B: Nagib (OSETLJIVOST METODE)

odsečak korelacioni koeficijent (r)

apsolutna vrednost izraza: (Yizrač Yizm)/Yizrač

RSD

Linearnost je potvrđena ako je:

r > 0.995

apsolutna vrednost izraza: (Yizrač Yizm)/Yizrač 0.03

Koriste se validirani statistički programi: ORIGIN, MS EXCEL


10.11.201010.11.2010

1Hespm gmL/clog4,103,5mV/E

Regresiona jednačina:

10 100

-25

-20

-15

-10

-5

0

A 5.32519 0.64903B -10.42717 0.33803------------------------------------------------------------

R SD N P-------------------------------------------------------------0.99634 0.62574 9 <0.0001

log (c/gmL-1)

Em/m

V

Linearni opseg: 7,55Linearni opseg: 7,55599,4 599,4 gmLgmL11

R = 0.9963 R = 0.9963


LOD i LOQ ICH ICH: International Conference of Harmonization: International Conference of Harmonization

LODnajmanja c koja realno može biti detektovana (analitička osetljivost) c analita za koju je instrumentalni odgovor 3 puta veći nego SD instrumentalnog šuma: LOD = 3 S/N

ODREĐIVANJE: zavisi od metode (da li je metoda instrumentalna, ili neinstrumentalna)

LOD=3 SD/a

odnos signal-šum

S/N= 2:1 ili 3:1


LOQ najmanja c analita koja realno može biti određena (merena) c analita za koju je instrumentalni odgovor 10 puta veći nego SD

instrumentalnog šuma: LOD = 10 S/N

ODREĐIVANJE: Isto kao LOD

Neinstrumentalna:LOD=10 SD/aSDstandardna devijacijaa nagib kalibracione prave


LOD i LOQ kod PPOSSS

Y = YB + 3 SD (1)YY vrednost merenog signala (potencijal)vrednost merenog signala (potencijal)

YYBB – vrednost signala slepe probe – vrednost signala slepe probe

SD – standardna devijacija određivanja oko regresione linijeSD – standardna devijacija određivanja oko regresione linije

YYBB = E = ESS i i izraz (1) postaje:izraz (1) postaje:

EELODLOD= E= ESS +3 SD +3 SD (2) (2) EEPLPL – potencijal koji bi dala c analita koja odgovara LOD – potencijal koji bi dala c analita koja odgovara LOD

Iz izraza (2) dobijamo:Iz izraza (2) dobijamo:

EEPLPL E ESS = = EELL = 3 SD = 3 SD

rrazlika pot. koja odgovara c analitaazlika pot. koja odgovara c analitakoja prestavlja Lkoja prestavlja LOODD

standardna devijacija oko standardna devijacija oko bazne linijebazne linije

LOD


LOQ Isto kao LOD, početna jednačina:Y = YB + 10 SD

Experimentalno se određujuExperimentalno se određuju: : najmanja cnajmanja c analita analita u uzorku koja može biti određena sau uzorku koja može biti određena sa prihvatljivom preciznošću i tačnošćuprihvatljivom preciznošću i tačnošću


repetabilnost ili reproduktivnost :

def.

u realnom experimentu, slučajne veličine se ne raspodeljuju na ovaj način (Gausova raspodela), već raspodela odgovara Studentovoj raspodeli:

n

RSDtRSD

*

1

2

n

xxS si

sx

SRSD

t – faktor Studentove raspodele, P=0.05 i određeni broj st. slob.; kada je broj merenja veći od 30, RSD se poklapaju

Preciznost

Prihvatljiva RSD: 1.5 – 3 %


slaganje između vrednosti koje su dobijene predloženim metodom i poznatom vrednošću (npr. deklarisanim u tableti, ili određenim nekim drugim metodom)

Def. ricavery vrednostima:

RCV = (nađena c/poznata c) 100

metod standardnog dodatka

Tačnost

Prihvatljiva RCV: 95 – 105%

Mož

e i u

pore

đivan

jem sa

met

odom

koja

je p

otvr

đena

kao

tača

na, il

i

Analiz

om st

and.

ref.

mater

ijala


Sposobnost analitičke metode da detektuje razliku između supstancije koja se analizira i drugih supstancija koje su prisutne u uzorku tj.

tolerancija metode na prisustvo mogućih interferenata (drugih komponenata u uzorku)

Specifičnost/Selektivnost

Def. kao vreme potrebno da se matrični sistem vrati u stabilno stanje nakon izvršene perturbacije (ST) (uzoraka h1)

Pri instrumentalnom određivanju,

specifična metoda daje signal koji isključivo odgovara analitu, a

selektivna je metoda kojom sastojci daju zasebne signale i međusobno ne utiču na rezultati

Frekvencija uzorkovanja

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005

4610.11.2010

Analit hesperidin H2SO4o = 5,5102M, KIO3o = 5,9102M, H2O2o = 2,0101 M, j0 = 2,9102 (τ = 34.5 min), T = 42,9C

Linearni opseg/ g mL1 7,6 ─ 599,4

Parametri reg. jednačine:

Odsečak / mg dm-3

Nagib / mV/dekadi

Regresioni faktor

5,3

─10,4

0,996

LOD / mg dm-3 0,65

LOQ / mg dm-3 1,95

RSD / % 3,1

RCV / % 98,3

Frekvencija uzorkovanja/h1 12

REZULTATI


VALIDACIJA PPOSSSOdređivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino)

Tačnost

RCV: metod standardnog dodatka RCV: metod standardnog dodatka računata za dodatak 100 računata za dodatak 100 g mLg mL1 1

100)dodata.tj,poznata(c

.)jednac.regrizdobijena(c(%)RCV


VALIDACIJA PPOSSSOdređivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino)

Selektivnosttolerancija metoda na vrsta (analiza uticaja na određivanje 67.7 gmL1 Hesp)

TO = [M interferent] / [M Hesp]; ako zajedničkog injektiranja sa Hesp u matricu ne ne dovodi do greške Em 5%


kvercetin

rutin

naringin

askorbinska kiselina

S2O32

Cr2O72

IO4

Tipični potenciometrijski odgovori BL sistema dobijeni

injektiranjem 67,7 gmL1 Hesp u prisustvu nekih interferenata


Dodata jedinjenja i jonia TO

Mg2+ 5000

Li+, Na+, K+, NH4+,

glukoza, fruktoza 1500b

HPO42-, H2PO4

-, CO32 700b

Limunska kiselina 500b

Askorbinska kiselina 400

Karbamid, Ca2+ 200b

Fe3+, Zn2+ 100b

Cu2+ 35

I-, F- 25

Cd2+, Mn2+, SO42- 10

IO3- 8

Naringin (N), narirutin (NA)

7

Br-, kvercetin (Q), morin (Mor), rutin (Rut)

5

ClO4-, Cl-, S2O8

2 1

MnO4-, Cr2O7

2 0.8

IO4- 0.1

Tolerancija predloženog metoda na eksterna jedinjenja i joneTolerancija predloženog metoda na eksterna jedinjenja i jone

analit

erferentint

c

cTO

aHesp = 67,7 gmL1bMax. testiran odnos

Metod je prihvatljivo selektivan


Određivanje koncentracije Hesp u realnim uzorcima


uzorci c g mL1 SD g mL1 RCVRSD %

Različiti brendovi đusa od pomorandže

1 166.3 6.2 101.2 3.9

2 264.7 5.9 101.2 3.9

3 144.6 9.1 101.2 3.9

4 174.2 8.3 101.2 3.9

Ručno isceđen đus od pomorandže

1 176.8 97.6 2.7

2 114.5 95.2 4.8

3 280.0 73.9 101.2 2.7

4 190.2 101.2 3.0

5 298.3

Opseg: 114.5 298.3

Csr = 223.5

103.2 3.0

belo vino

1 10.1 0.4 101.8 4.1

2 5.0 0.6 104.7 3.9


Predloženi metod ima dobre analitičke atribute: LOD, preciznost i tačnost: 0,65 gmL1, 3,1% i 98,3%, respektivnoRelativno dobru frekvenciju uzorkovanja od 12 uzoraka h1

Prihvatljivo selektivan (npr. uspešno određena koncentracija u vinu, iako je uzorak složen) Nije potrebna sofisticirana opremaPriprema uzorka je jednostavna (nema dugačkih ekstrakcionih procedura)

ZAKLJUČAK


određivanje pojedinačnih aktivnih komponenata u kompleksnim uzorcima (bez dugačke ekstrakcione procedure); može se koristiti za direktnu analizu uzoraka koji sadrže jedino jedno dominantno jedinjenje (npr. jedan dominantan flavonoid ili jednu aktivnu komponentu u uzorku)

Oblasti primene PPOSSS, generalno:

na osnovu oblika potenciometrijskog odgovora može se kontrolisati kvalitet farmaceutskog preparata (različita jedinjenja imaju i različite oblike odgovora (slajd 32.)

Omogućava određivanje aktivne komponente: U farmaceutski doziranim oblicima (flavonoidi, paracetamol,

askorbinska kiselina, vitamin B, acetilsalicilna kiselina, alkaloidi). Uspešnost određivanja zavisi od odnosa aktivnih komponenata prisutnih u farmaceutiku (ekcipiensi mogu biti smetnja za određivanje određene aktivne komponente leka)

biološkim fluidima (urin i krvna plazma) i eventualno, različitih supstancija u hrani i biljkama

10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić 55

Tipični potenciometrijski odgovori BL sistema dobijeni injektiranjem:(a) Urina (popijena tableta C vitamina)(b) Čiste mokraćne kiseline


Veća osetljivost u odnosu na neke metode (pmol) Različiti analiti imaju različite oblike potenciometrijskih odgovora, što

može biti od velikog značaja za mogućnost identifikacije supstancija u složenim uzorcima

Mogu se istovremeno određivati 2 analita (npr. mokraćna kiselina i askorbinska kiselina)

Mogućnost određivanja relaksacionih vremena i ispitivanje hemijske reaktivnosti analita

Nije potrebno testiranje oscilatorne faze za najbolji odgovor na perturbacije, kao ni merenje njihove frekvencije pojednostavljivanje procedure i skraćenje vremena potrebnog za izvođenje cele analize

i generalno: ne zahteva skupu opremu, kao ni dugačku ekstrakcionu proceduru

Prednosti PPOSSS


Ograničenja

Nemogućnost istovremenog određivanja većeg broja jedinjenja

Ispitivani analit mora hemijski interagovati sa matricom, kao i kod svakog kinetičkog metoda (izbor analita za PPOSSS je veliki i zavisi od podataka koji se žele dobiti; ne mora biti ingredijent matrice)


Pregled eksperimentalnih uslova koji su korišeni za analitička određivanja različitih analita

u našoj laboratoriji


Eksperimentalni uslovi Analit/i

KIO3o = 5,9 102 M; H2SO4o = 5,5 102 M; H2O2o = 2,0 101 M

jo = 2,96 102 min-1

T = 46,4 C

Cl, Br, I, Mn2+, malonska kiselina

kvercetin

KIO3o = 5,9 102 M; H2SO4o = 5,5 102 M; H2O2o = 2,0 101 M

jo = 2,95 103 min -1

T = 42,9 C

morfin, paracetamol,6-O-acetilmorfin,hesperidin, kvercetinaskorbinska kiselina

KIO3o = 7,5 102 M; H2SO4o = 6,0 102 M; H2O2o = 7,0 103 M

jo = 4,50 103 min-1

T = 37,8 C

Fe3+

KIO3o = 4,74102 M; H2SO4o = 4,79 102 M; H2O2o = 1,55 101 M

jo = 2,80 102 min-1

T = 60,0 C

morfin

KIO3o = 7,5 102 M; H2SO4o = 6,0 102 M; H2O2o = 7,0 103 M

jo = 4,48 103 min-1

T = 37,0 C

morfin,rutin, kvercetin, morin, morfin, 6-O-acetilmorfin

KIO3o = 7,5 102 M; H2SO4o = 6,0 102 M: H2O2o = 7,0 103 M

jo = 4,48 103 min-1

T = 39,0 C

askorbinska kiselina

KIO3o = 5‚9 102 M; H2SO4o = 8,16 102 M; H2O2o = 1.5 101 M

jo = 2.95 102 min1 T = 56,0 C

vitamini ( B1, B2, B3 i B6)


Interakcija analita

sa matricom

Za primenu OHS u analitičke svrhe, nije neophodno poznavanje mehanizma interakcije između analita i matrice

Ipak, matematičko modeliranje može biti vrlo korisno za sistematska ispitivanja i nalaženja eksperimentalnih uslova u kojima se može ostvariti najveća osetljivost i najniži LOD predloženim metodom

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007

6110.11.2010

Sa kojom/im reakcionom/im vrstom/ma BL reakcije interaguje AA?

Preliminarna eksperimentalna ispitivanja: Potenciometrijski analizirane interakcije AA sa ingredijentima

BL matrice: H2SO4 + KIO3, H2SO4 + H2O2 and KIO3 + H2O2 u CSTR

Odgovori: slično kao kad se AA injektira u miksturu: H2SO4 + KIO3 (Dašmanova reakcija)

Ovo sugeriše da AA ne reaguje sa reaktantima BL koji su prisutni u velikom višku, već sa nekim od intermedijera koji se formiraju u matrici

PRIMER: askorbinska kiselina


6210.11.2010

AA reaguje po mehanizmu Landoltove reakcije (oksidacija AA sa KIO3 u kiseloj sredini)

Odsidacija AA kiselim jodatom je odlučujući korak u mehanizmu

Odlučujući korak: oksidacuja AA, tako da se menja odnos HOIOss i Iss ostvaren u sss-u pre perturbacije

(1)

PRETPOSTAVKA:


Model mehanizma BL reakcije: Lj. Kolar-Anić, Đ. Mišljenović, S. Anić, G. Nikolis, React. Kinet. Catal. Lett., 54 (1995) 35, proširen je reakcijom (1)

Reaction Kinetic model Rate constants

I IO3 + I + 2H+ HIO + HIO2 k1 = 3.18 105 M3 min1; k-1 = 7.91 107 M1 min1;

II HIO2 + I + H+ I2O + H2O k2 = 5 1011 M2 min1;

III I2O + H2O 2HIO k3 = 5 103 min1; k3 = 3.15 108 M

1 min1;

IV HIO + I +H+ I2 +H2O k4 = 3 1011 M1 min1; k4 = 4.5 M min1;

V HIO + H2O2 I + O2 + H+ + H2O k5 = k5’ +k5

’’ H+k5

’ = 1.2 104 M1 min1; k5’’ = 3 104 M2 min1;

VI I2O + H2O2 HIO + HIO2 k6 = 5 105 M1 min1;

VII HIO2 + H2O2 IO3- + H+ + H2O k7 = 2 103 M1 min1;

VIII IO3 + H+ + H2O2 HIO2 + O2 + H2O k8 = k8

’ +k8’’ H+

k8’ = 9.5 104 M1 min1; k8

’’ = 3.92 102 M2 min1;


Konstanta reakcije (1) izabrana je tako da bude uporediva sa drugim brzinama reakcija u kojima učestvuje HOIO na

odgovarajućim T

Izvršena je numerička simulacija (Slika A)

Dobijena kvalitativna i kvantitativna slaganja exp. i numerički simuliranih rezultata: forma signala i relaksaciona vremena su vrlo slični, kao i linearni opseg.

Dobro je postavljen model mehanizma BL, kao i početna pretpostavka o interakciji AA i kiselog jodata


6510.11.2010

Slika A. Numerički simulirana vremenska evolucija jodidne c Intenziteti perturbacija: 0.05, 0.4 i 1.0 mol


1. Vukojević V, Pejić N, Stanisavljev D, Anić S, KolarAnić Lj (1999) Analyst 124: 147152

2. Vukojević V, Pejić N, Stanisavljev D, Anić S, KolarAnić Lj (2001) Pharmazie 56: 12

3. Pejić N, Anić S, Kuntić V, Vukojević V, KolarAnić Lj (2003) Microchim Acta 143: 261267

4. Pejić N, Blagojević S, Anić S, Vukojević V, KolarAnić Lj (2005) Anal Bioanal Chem 381: 775780

5. Pejić N, KolarAnić Lj, Anić S, Stanisavljev D (2006) J Pharm Biomed Analy 41: 610615

6. Pejić N, Blagojević S, Anić S, Vukojević V, Mijatović M, Ćirić J, Marković Z, Marković S, Kolar-Anić Lj (2007) Anal Chim Acta 582: 367374

7. Pejić N, Blagojević S, Anić S, KolarAnić Lj (2007) Anal Bioanal Chem 389: 20092017

8. Pejić N, Blagojević S, Vukelić J, Kolar-Anić Lj, Anić S, (2007) Bull. Chem. Soc. Jpn., 80 (10): 19421948

9. Pejić N, (2009) Hemijska industrija, (2009), Hem. ind., 63, 455466.

LITERATURA

67doc. dr Nataša Pejić10.11.2010

Hvala na pažnji

Documents

KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE