Введение к работе
компонентов живых систем. Содержание ее, например, в крови и других
биологических средах отражает состояние углеводного обмена организма.
Определение сахара в крови имеет важное диагностическое значение не только
при распознавании сахарного диабета, но и при установлении диагноза и лечении
некоторых эндокринных, нервно-психических и других заболеваний. Глюкоза
является также главным компонентом питательных сред микроорганизмов и
культивирования клеток теплокровных. И, наконец, глюкоза наряду с другими
сахарами является важным составным энергетическим компонентом пищевых
продуктов.
Применяемые в настоящее время в практике отечественных клинических лабораторий методы определения глюкозы в крови (орто-толуидиновый метод) имеют существенные недостатки, среди которых основными являются неспецифичность и относительная трудоемкость. В шестидесятых годах в связи с развитием энзимологии появились работы по определению глюкозы с помощью ферментов. Основным преимуществом ферментативных методов является высокая специфичность определения, обусловленная' особенностями ферментативного катализа. Но несмотря на очевидные достоинства ферментных электродов они не лишены недостатков, основным из которых является нестабильность в работе как самих устройств, так и довольно высокая стоимость иммобилизованных ферментов.
Интенсивные исследования, проводимые в последние годы и направленные на создание и совершенствование различных датчиков, устанавливающих присутствие глюкозы, свидетельствуют о том, что разработки новых экспрессных, точных и специфичных методов и устройств для ее- определения в различных объектах остается все еще актуальной проблемой. Поэтому актуальным остается и поиск других альтернативных методов определения глюкозы.
Целью работы явилось изучение и разработка электрохимических методов определения глюкозы в различных объектах, основанных на принципах использования металл-, металлоксидных электродов.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
изучить вольтамперометрическое поведение различных металлических и металлоксидных электродов в щелочных растворах в присутствии глюкозы и
некоторых других углеводов; выявить природу амперометрического и потенциометрического отклика электродов на содержание глюкозы и некоторых других углеводов;
найти рабочие условия и разработать способ вольтзмлероме7рического определения глюкозы в стационарном и проточно-инжекционном режимах и оценить влияние ряда сопутствующих соединений и Сахаров на результаты определения;
исследовать прямые и косвенные способы кулонометрического определения глюкозы.
Научная новизна. На основании вольтамперометрического исследования поведения металлических электродов на основе меди, медной амальгамы, серебра, золота, никеля, кобальта и свинца и некоторых металлоксидных электродов в растворах гидроксида натрия в присутствии глюкозы и ряда других углеводов установлено, что эти электроды дают амперометрический отклик на глюкозу и некоторые другие углеводы, линейно зависящий от их концентрации. Вольтамперометрический сигнал обусловлен каталігттесшм окислением глюкозы и других углеводов оксидами металлов в соответствующих степенях окисления в щелочных растворах. Предложены возможные схемы электродных и химических реакций катализирующих электрохимическое окисление!
Обнаружен потенциометрический отклик медного, серебряного, никелевого и кобальтового электродов, предварительно покрытых оксидными пленками, на глюкозу и другие сахара.
Практическая значимость. На основе проведенных исследований разработаны вольтамперометрические способы определения содержания глюкозы в сыворотке крови (в стационарном и проточно-инжекционном режимах) и содержание сахара в винах и виноматериалах. Разработанные методики кроме хорошей воспроизводимости (S, не более 0,04) обеспечивают высокую производительность, что позволяет существенно сократить время анализа, отличаются простотой и не требуют больших экономических затрат.
Установлено, что электроды на основе меди, серебра, никеля и кобальта, предварительно покрытые оксидными пленками, могут быть использованы как потенциометрические детекторы на глюкозу и некоторые другие углеводы.
Разработаны кулонометрический способ определения кислорода в водах и полярных органических соединениях, а также косвенный кулонометрический метод определения глюкозы по кислороду.
На защиту выносятся:
интерпретация вольтамперометрического поведения различных металлических и металлоксидных электродов в щелочных растворах в присутствии глюкозы и некоторых других углеводов;
совокупность результатов, характеризующих природу амперометрического и потенциометрического откликов электродов на глюкозу;
установленные рабочие условия вольтамперометрического,
потенциометрического и кулонометрического определения глюкозы и некоторых Сахаров;
разработанные методики определения глюкозы в сыворотке крови и сахара в винах и виноматериалах, кислорода в водах и полярных органических соединениях.
Апробация работы. Результаты работы доложены на Всероссийских конференциях по анализу объектов окружающей среды "Экоаналитика (Краснодар, 1996 и 1998г.), Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Саратов, 1997г.), Международной конференции "International congress on analytical chemistry" (Москва, 1997г.), на 3 республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов (Казань, 1997г.), на научной конференции Казанского государственного университета (1997 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 статей и 4 тезисов докладов.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 170 страницах машинописного текста компьютерной верстки, . содержит введение, 6 глав, выводы, список цитируемой литературы и приложение. В качестве иллюстраций приведены 25 таблиц, 35 рисунков; библиография содержит 164 наименования В литературном обзоре (глава 1) приведены сведения по определению глюкозы различными методами. Перечислены существующие химические, электрохимические, спектральные, термические, электрические и унифицированные методы. Рассмотрены различные типы детекторов,
