Вольтамперометрический способ количественного определения

№ 2 - 2013 г.
14.00.00 медицинские науки
УДК 615.25:616-073.7
ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ
СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИЙОДТИРОНИНА
С. В. Доме, Е. А. Ивановская
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Новосибирск)
Цель данной работы — разработка методики количественного определения
трийодтиронина в модельном растворе с помощью инверсионной вольтамперометрии. Для
этого исследовали рабочие условия вольтамперометрического поведения трийодтиронина,
а именно оценили влияние различных факторов (потенциал и время накопления, скорость
развертки, природы фонового электролита) на потенциал и величину тока восстановления
тироксина. Объект исследования — трийодтиронин (фирмы Sigma, lot № Т2877).
В результате выполнения работы получены рабочие характеристики количественного
определения трийодтиронина в модельном растворе.
Ключевые слова: вольтамперометрия, трийодтиронин.
Доме Сергей Владимирович — заочный аспирант кафедры фармацевтической химии
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», контакный
телефон: 8 (383) 226-98-11, e-mail: dome_s@mail.ru
Ивановская Елена Алексеевна — доктор фармацевтических наук, профессор,
заведующий кафедрой фармацевтической химии ГБОУ ВПО «Новосибирский
государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 226-98-11, e-mail:
el-ivanovskaja@yandex.ru
Введение. Трийодтиронин — гормон щитовидной железы. Образуется в щитовидной
железе под контролем тиреотропного гормона. Прямо или опосредованно регулирует
практически все процессы обмена.
На сегодняшний день в контроле качества лекарственного препарата трийодтиронин для
количественной оценки его содержания используется высокоэффективная жидкостная
хроматография (ВЭЖХ). Этот метод является длительным и трудоемким (экстракция
лекарственного вещества из таблетки — около 2-х часов) с применением таких ядовитых
и токсичных веществ как ацетонитрил и метанол.
В мире уже были попытки использовать электрохимические методы для определения
концентрации трийодтиронина и его предшественника тироксина [2]. Однако в этих
методах также использовались ядовитые вещества — металлическая ртуть и ацетонитрил.
Также использовали предварительную хроматографическую очистку препаратов,
содержащих гормоны щитовидной железы, для дальнейшего электрохимического
определения [3].
Цель данной работы — разработка экспресс-методики количественного определения
трийодтиронина в модельном растворе.
Материалы и методы. Объект исследования — трийодтиронин, относится к производным
аминокислот и имеют следующую структуру
L-2-амино-3-[4-(4-гидрокси-3-йодфенокси)-3,5-дииодфенил] пропионовая кислота.
Использовали вольтамперометрический анализатор ТА-4. В двухэлектродной ячейке
индикаторным электродом служил ртутно-пленочный, электродом сравнения —
хлорид-серебряный. Стандартный раствор 4 мг/л готовили из субстанции трийодтиронина
(Lot № T2877, фирма Sigma Aldrich) растворением точной навески в 0,01 М NaOH.
Стандартные растворы меньшей концентрации получали последовательным
разбавлением исходного раствора.
Статистическую обработку результатов исследования проводили в соответствии
с требованиями ГФ [1].
Результаты и их обсуждение. На начальном этапе подбора оптимальных условий
электрохимического анализа лекарственного вещества определили электрод и фоновый
электролит, на которых аналитический сигнал трийодотиронина наиболее выражен.
Выбор ртутно-пленочного электрода в качестве индикаторного обусловлен способностью
органических соединений образовывать со ртутью устойчивые или малорастворимые
соединения и возможностью получения более четкого аналитического сигнала,
служащего количественной характеристикой определяемого вещества, что повышает
разрешающую способность метода.
В качестве фоновых электролитов исследовали растворы аммония нитрата, натрия
и аммония фосфатов моно- и дизамещенных; калия, кальция, лития хлоридов
с добавлением кислот (разведенной серной, хлороводородной, винной), натрия
гидрокарбоната, натрия и калия гидроксидов. Однако четкая волна восстановления
трийодтиронина наблюдалась только при использовании раствора аммония нитрата
(рис. 1), кроме того, данный раствор обеспечивал хорошую электропроводность, широкую
рабочую область и необходимую площадь для обработки сигнала. Оптимальная
концентрация раствора аммония нитрата составила 0,01 моль/л.
Рис 1. Вольтамперограмма трийодтиронина в модельном растворе
Экспериментальным путем установлено оптимальное значение потенциала накопления,
составляющее —0,30 В. Смещение этого значения в более положительную или более
отрицательную область приводило к уменьшению величины регистрируемого тока.
Рис. 2. График зависимости высоты аналитического сигнала трийодотиронина
от потенциала накопления
Длительность электролиза, установленная также экспериментальным путем, составила
260 с. При уменьшении этого времени происходит снижение чувствительности
и увеличение ошибки определения, а при увеличении происходит снижение
экспрессности и искажение формы пика аналитического сигнала (рис. 3).
Рис. 3. График зависимости высоты аналитического сигнала трийодотиронина от времени
накопления
Наряду с имеющимися параметрами, экспериментальным путем определена оптимальная
скорость развертки потенциала, равная 90 мВ/с. При увеличении скорости происходило
увеличение чувствительности, однако вместе с этим возрастала и величина остаточного
тока, что снижало разрешающую способность метода. При уменьшении скорости
развертки потенциала уменьшалась чувствительность метода (рис. 4).
Рис. 4. График зависимости высоты аналитического сигнала трийодотиронина
от скорости развертки
Таким образом, в результате проведённых исследований была установлена способность,
и подобраны рациональные условия концентрирования трийодтиронина на поверхности
ртутно-пленочного электрода, сопровождающиеся регистрацией сигнала вещества
на вольтамперограмме.
При построении зависимости силы тока в цепи от концентрации трийодтиронина
в датчике было показано, что сила тока возрастала до определенного момента, а затем
резко уменьшалась. Подобная зависимость характерна для веществ органической
природы и связана с тем, что их крупные молекулы постепенно занимают активные
центры электрода, уменьшая тем самым его рабочую поверхность (рис. 5).
Рис. 5. Результаты установления зависимости силы тока в цепи от концентрации
стандартного образца трийодотиронина в электролитической ячейке
С целью проверки воспроизводимости результатов определения трийодотиронина
по разработанной методике провели тест «введено — найдено» для 50-ти проб
с концентрацией 10; 1; 0,1; 0,01 и 0,001 мг/л (см. табл.).
Полученные результаты подвергли статистической обработке. Как видно из таблицы,
погрешность методики составляет не более 10 %, что соответствует погрешности
вольтамперометрического метода, причем коэффициент Стьюдента, полученный
расчетным путем, не превышает табличный, что говорит об отсутствии систематической
погрешности.
Воспроизводимость результатов определения трийодтиронина методом ИВА
№ п/п
μ*
ō*
s2*
1
10
9,9089
0,0452
2
1
0,9923
6,2201*10
3
0,1
0,0982
3,088*10-5
5,5575*10-3 3,9718*10-3 4,0438 1,0112
4
0,01
0,00974
5,395*10-7
7,3449*10-4 5,2490*10-4 5,3849 1,0849
5
0,001 0,00096
7,8*10-9
8,8449*10-5 6,3213*10-5 6,5641 1,3228
-4
s*
Δō*
ε*
0,2127
0,1521
0,0249
1,7824*10
t*
1,5345 1,3540
-2
1,7962 0,9763
*Примечание:
μ — истинное значение
ō — среднее значение
s2 — дисперсия
s — стандартное отклонение
Δō — доверительный интервал
ε — ошибка
t — рассчитанный коэффициент Стьюдента
Установленные параметры анализа дают возможность с достаточно высокой
чувствительностью и экспрессностью определять содержание трийодотиронина
в модельных растворах методом инверсионной вольтамперометрии.
Список литературы
1. Государственная фармакопея СССР. — XI изд. — М. : Медицина, 1987. — Вып. I. Общие
методы анализа. — 337 с.
2. Органическая электрохимия. Кн. 1 / Под ред. М. Бейзера, Х. Лунда ; пер. с англ. под
ред. В. А. Петросяна, Л. Г. Феоктистова. — М. : Химия, 1988. — 469 с.
3. Hernlindez P. Hernhdez and 0. Nieto, Determination of Thyroxine in Urine by Cathodic
Stripping Square-wave Voltammetry / Р. Hernlindez // Analyst. — 1994. — July. — Vol. 119.
— Р. 1579–1583.
COULOMETRY METHOD
OF TRIIODOTHYRONINE QUANTITATIVE
DEFINITION
S. V. Dome, E. A. Ivanovskaya
SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health» (c. Novosibirsk)
The purpose of the research is development of triiodothyronine quantitative definition
technique in model solution by means of inversive coulometry. The operating conditions
of triiodothyronine coulometry behavior were investigated for this purpose, the influence
of various factors (potential and accumulation time, rate of display, the nature of background
electrolyte) on the potential and size of current of thyroxine restoration were estimated. The
objective of research is triiodothyronine (Sigma company, lot № Т2877). The performance data
of triiodothyronine quantitative definition in model solution are received as a result
of performance.
Keywords: coulometry, triiodothyronine.
About authors:
Dome Sergey Vladimirovich — correspondence post-graduate student of pharmaceutical
chemistry chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health»,
office phone: 8 (383) 226-98-11, e-mail: dome_s@mail.ru
Ivanovskaya Elena Alekseevna — doctor of pharmaceutical sciences, professor, head of
pharmaceutical chemistry chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry
of Health», office phone: 8 (383) 226-98-11, e-mail: el-ivanovskaja@yandex.ru
List of the Literature:
1. State pharmacopeia of the USSR. — XI prod. — M: Medicine, 1987. — Is. I. General methods
of the analysis. — 337 P.
2. Organic electrochemistry. Book 1 / Under the editorship of M. Beyzer, H. Lunda; translation
from English under the editorship of V. A. Petrosyan, L.G. Pheoktistov. — M: Chemistry,
1988. — 469 P.
3. Hernlindez P. Hernhdez and 0. Nieto, Determination of Thyroxine in Urine by Cathodic
Stripping Square-wave Voltammetry / Р. Hernlindez // Analyst. — 1994. — July. — Vol. 119.
— Р. 1579–1583.