Ковалентная и электростатическая иммобилизация органических реагентов к полимерной и гелевой матрицам и чувствительные элементы на их основе тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

На правах рукописи

Шереметьев Сергей Викторович

Ковалентная и электростатическая

иммобилизация органических реагентов к полимерной и гелевой матрицам и чувствительные элементы на их основе

02.00.02 - Аналитическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва - 2006 год

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева на кафедре аналитической химии

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Кузнецов Владимир Витальевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Дмитриенко Станислава Григорьевна

диссертационного совета Д 212.204.07 в РХТУ им. Д. И. Менделеева по адресу: 125047 Москва, Миусская пл., д. 9 в МАЗе.

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Михайлова Алла Владимировна

Ведущая организация: Московский государственный

областной университет

Защита состоится 21 декабря 2006 г в Ю00 на заседании

Д 212.204.07

Белова Л.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современной аналитической химии всё большее значения приобретают оптические сенсоры, позволяющие реализовать миниатюрные, чувствительные к определённым ионам измерительные системы для контроля содержания элементов и веществ в разнообразных объектах - от технологических и биологических до объектов окружающей среды. Однако, с момента появления таких сенсоров выявился ряд серьезных химических проблем, связанных с выбором удовлетворительных матриц, соответствующих органических реагентов и способов их иммобилизации, среди последних особую роль приобрели швалешные и электростатические варианты.

Коваленгньш способ иммобилизации аналитических реагентов к полимерной матрице позволяет обеспечить надёжную работу чувствительных элементов (ЧЭ), а устойчивость к органическим растворителям определяется лишь природой полимера. Однако, модификация аналитических реагентов в процессе такой иммобилизации часто сказывается на спектральных и химических свойствах последних по сравнению с исходными аналогами. Дополнительным параметром, обусловливающим целевые свойства ЧЭ представляют полимеры, используемые для изготовления исходных мембран. В данном случае недостаточное внимание уделяется оптически прозрачному полистиролу и его сополимеру с дивинилбензолом - термопластичным полимерам, содержащим бензольные кольца, легко подвергающимся различным химическим модификациям. Практически все направления использования полистирола в химическом анализе базируются на получении разнообразных ионообменных смол и хелатных сорбентов. Однако, именно ЧЭ с ковалентно иммобилизованными органическими реагентами на оптически прозрачном полистироле практически не разрабатывались. При работе в водных растворах гидрофобные свойства поверхности псшистиролыюй матрицы могуг быть преодолены лишь переходом к гидрофильной матрице, примером которой является желатин, предварительно задубленный с целью повышения механической прочности, биологической и термической стойкости, а также для уменьшения степени набухания в воде и в водных растворах. Наличие большого многообразия функциональ-

ных групп остатков аминокислот; входящих в структуру молекулы желатина, позволяет не топью регулировать степень набухания мембраны, но и существенно расширить способы её модификации для различных видов иммобилизации органических реагентов, далеко не ограничивающиеся только элекгростагачесгой «прививкой». Главным преимуществом электростатического способа иммобилизации является близость спектральных и химических свойств свободных и иммобилизованных реагентов. Несмотря на относительную простоту осуществления электростатической иммобилизации, этот вариант изготовления ЧЭ используется редко, что связано с ограниченными возможностями используемых материалов. Прозрачность в видимой области спектра, достаточная химическая и механическая стойкость, высокая ёмкость по отношению к иммобилизуемым аналитическим реагентам, а также высокая щпрофильносиь делают желатин достойным юнкурентом существующих материалов, используемых в качестве твёрдых матриц.

Изучение особенностей поведения иммобилизованных аналитических реагентов в ЧЭ и исследование химических принципов их функционирования является актуальным для решения практических вопросов химической сенсорики растворов.

Диссертационная работа является частью плановой госбюджетной работы кафедры аналитической химии РХТУ им. Менделеева и поддержана грантами РФФИ № 00-03-32624, № 06-03-32064, № 04-03-32360.

Цель работы:

• организация, исследование и оптимизация ковалешного и электростатического способов иммобилизации различных аналитических реагентов к палистиролъной и желатиновой матрицам и разработка методологии их исследования;

• сравнительное изучение оптических и физико-химических свойств органических аналитических реагентов в свободном и иммобилизованном состояниях и интерпретация полученных результатов;

• исследование динамических свойств ЧЭ и их связи с природой полимерной матрицы и иммобилизованных соединений;

•метрологическая оценка функционирования мембранных ЧЭ и примеры их практического применения; сравнительный анализ ковалентного и электростатического способов иммобилизации органических реагентов.

Научная новизна и теоретическая значимость. В качестве твёрдых матриц для ЧЭ применены оптически прозрачный полистирол и желатиновый гель и осуществлена ковалентная и электростатическая иммобилизация органических реагентов к ним соответственно. Установлено, что оптические и химические свойства иммобилизованных и свободных органических реагентов аналогичны. Определена роль внешней и внутренней диффузии в функционировании ЧЭ. Выявлено и экспериментально подтверждено, что на скорость отклика ЧЭ, независимо от природы несущей матрицы определяющее влияние оказывает внешняя диффузия.

Установлено, что из всего многообразия функциональных групп желатина -некоторые способны к протонированию и обуславливают эффективную электростатическую иммобилизацию ароматических сульфонаюв. Чрезвычайно высокая ёмкость биополимера позволяет создавать концентрации в слое геля в несколько раз превышающие аналогично возможные в водных растворах. Найдено, что величины создаваемых концентраций в геле зависят не только сгг количества кислотных центров в иммобилизуемой молекуле, но и от её размеров, на что указывает функция по определению фрактальной размерности поверхности геля.

Сформулированы представления о связи химизма применяемых реакций с динамическими свойствами ЧЭ. Выполнена метрологическая оценка точности измерения определяемых ионов с помощью мембранных ЧЭ. Предложена обобщённая схема исследования мембранных ЧЭ.

Практическая значимость. Разработаны методики изготовления простых мембранных ЧЭ, основанные на ковалешной или электростаптческой иммобилизации аналитических реагентов. Изготовлены обратимые и необратимые мембранные оптические ЧЭ па основе поли стиральных и желашновых матриц, способные работать в достаточно широком диапазоне рН. Предложен новый способ оценки эффективности работы ЧЭ, основанный на диффузионных критериях. Разработанные ЧЭ могут функ-

ционировагь в виде миниатюрного оптического датчика, входить в состав оптического сенсорного анализатора и использоваться в качестве тест-средств с длительным хранением информации. Предложенные методики и тест-средства апробированы при анализе минеральной веды. На защиту выносятся:

• результаты исследования оптических и физико-химических свойств органических реагентов в свободном и иммобилизованном состояниях;

• описание свойств иммобилизованных реагентов в рамках модели полимерного реагента и установление влияния электростатических взаимодействий на их поведение.

• поведение иммобилизованных реагентов как атеменшв сенсорного оптического анализатора и диффузионно-динамические свойства полимерной и гелевой мембран с иммобилизованными соединениями.

• критерии выбора аналитических реагентов для ювалентной и электростатической иммобилизации на полистирольную и желатиновую мембраны и практические примеры применения исследованных оптических ЧЭ и их метрологические характеристики.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Всероссийской конференции по аналитической химии "Аналитика России" (г. Москва, сентябрь 2004 г.), I Международном конгрессе молодых учёных по химии и химической технологии (г. Москва, октябрь 2005 г.), П Международном конгрессе молодых учёных по химии и химической технологии (г Москва, октябрь 2006 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано три печатных работы в виде одного тезиса доклада; двух статей и две статьи в Журн, аналит. химии приняты к печати, №№ 3,4 - 2007г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, из шести глав экспериментальной части, выводов и списка литературы (150 наименований). Работа изложена на 194 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 42 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ЧЭ на основе полистирола. В качестве матрицы использовали плёнки га сополимера стирола с давинилбензолом, полученные из гранулированного полимера высокотемпературным прессованием на гидравлическом прессе. Для сопоставления свойств иммобилизованных и свободных реагентов специально синтезировали соответствующие модельные азосоединения. Процедура иммобилизации состояла в нитровании поверхности образцов плёнок, восстановлении нитрогрупп до аминогрупп, их диазотировании и азосочетании поверхностных групп диазополистирола с различными азососгав-ляющими по предварительно отработанной методике. Готовые ЧЭ высушивали и сохраняли в защищенной от света упаковке.

мкм. Изучение способов иммобилизации показало, что наиболее удовлетворительные результаты получаются при взаимодействии диазотированного аминополистирола с соответствующим моноазосоединением, что отражают приведённые формулы соединений I, И, Ш и IV.

Условия взаимодействия иммобилизованных реагентов с ионами металлов и их избирательность идентичны свободным реагентам. Из табл. 1 видно, что контрастность реакций на поверхности полимерной матрицы по сравнению с водными растворами практически не изменяется (номера иммобилизованных реагентов подчёркнуты).

/

ОН ОН нооЯ

Основной стадией модификации полимера, определяющей его свойства, является нитрование. Совпадение оптических свойств иммобилизованных и модельных соединений, полученных азосочетанием диазотированного ами-нополистирола и анилина с 2-нафтолом, позволило рассчитать усредненную величину пронитрованного слоя полимера, исходя из закона Бера, которая при времени нитрования 3 мин составила -60

Таблица 1.

Оптические свойства комплексов иммобилизованных индикаторов

Система рН Реагент X, нм Комплекс X, нм (е) ДА, нм

II + ЩУ1) 0-5 548 .632 84

II + и(У1) 0-5 548 632(85000) 84

IV + Ва(П) 1-6 545 654 109

IV + Ва(П) 1-6 544 656(45000) 112

Динамические свойства ЧЭ с ковалентно иммобилизованными реагентами, что иллюстрирует рис. 1 и табл. 2, оказываются удовлетворительными. Оценки роли внешней и внутренней диффузии в динамических свойствах ЧЭ иллюстрируют данные табл. 3. Видно, что с уменьшением концентрации металла, коэффициент и внешней и внутренней диффузии падает. Поэтому, при малых концентрациях металла лимитирующей стадией является реакция комплексообразования. Наклоны линейных участков динамических кривых (рис. 1) зависят от концентрации ионов металла. Это позволяет связать постоянную времени и с концентрацией металла в растворе (табл. 2)

Таблица 2.

Динамические свойства ЧЭ с иммобилизованным соединением IV на Ва(И) на основе полистирольной матрицы

Концентрации Ва(П) Постоянная времени /. с Время переходного

процесса, 795%, с

2-Ю"7моль/мл 61,4 95

4-10"7м оль/мл 30,0 52

8-10'7м оль/мл 16,4 29

Таблица 3.

Диффузионные факторы в работе ЧЭ IV. Металл - Ва(П). 18°С

Импульс Коэффициент диффузии Д м2/с

Внешняя Внутренняя

0—+2-10"'м оль/мл 0,011 0,080

0—»4-10'7моль/мл 0,080 0,215

0—>8' 10'7моль/мл 0,109 0,236

б

А

0,03

0,06 ■ 0,04 0,02 '

- I, V

° 20 40 60 80 100

Для ЧЭ с иммобилизованным реагентом IV градуировочная зависимость имела следующий вид:

с(М) = 1598 (1/*,) + 2; г = 0,99; д2 = 5,5-Ю"8

Результаты определения Ва(П) иллюстрирует табл. 4.

Таблица 4.

Определение Ва(П) с ЧЭ на основе реагента IV (Р = 0,95; п=3)

Введено, мкг/мл Найдено, с ±5, мкг/мл St К, %

7,0 6,8±0,8 0,05 97,1

14,0 13,5±0,9 0,03 96,4

41,0 37,4±4,9 0,05 91,2

82,0 7б,8±8,б 0,04 93,6

96,0 91,2±8,6 0,04 95,0

ЧЭ на основе желатинового геля. Использовали фотоплёнку Микрат-200, которую обрабатывали растворами ИагСОз, Na2S203 и K3Fe(CN)6- Иммобилизацию реагентов-сульфонатов в массив желатинового геля осуществляли выдерживанием Необратимые реакции синтеза азосоединений в массиве желатинового геля. Возможность электростатической иммобилизации позволяет реализовать три варианта синтеза азокросителей в геле: самосочетание иммобилизованного регента, являющегося одновременно азо- и диазосоставляющей в присутствии нитрит-иона (V); диазотирование "внешней" диазосоставляющей и сочетание диазосоединения с иммобилизованной азосоставляющей (VI); диазотирование и азосочетание азо- и диазосоставляющих соответственно, удерживаемых в геле (VII).

Рис. 1. Динамические свойства чувствительного элемента с иммобилизованным реагентом XXIV. Содержание Ва, моль/мл: 1 - 2-Ю"7, 2 -4-Ю-7, 3 - 8-Ю'7. Объем 5 мл.

pin я

V VI VII

Изучение зависимости изменения оптической плотности ЧЭ от времени (табл. 5) позволяет оценить роль внешней и внутренней диффузии при синтезе азокрасителей в геле (табл. 6). Из приведённых данных видно, что процесс образования азокрасителей в слое геля определяется как внешней, так и внутренней диффузией, причём внешняя диффузия практически не зависит от концентрации нитрит-ионов.

Таблица 5.

Кинетические зависимости синтеза соединения VI в геле. Объем 5 мл

Концентрация иона, мкг/мл Функциональная зависимость г

0,22 2,2 А = 0,0019 ln t+ 0,0549 А — 0,0922 ln t - 0,2522 0,979 0,968

Таблица 6.

Диффузионные факторы в синтезе соединения VII в геле. Объем 5 мл

Концентрация нитрита, мкг/мл Коэффициент диффузии D, м2/с

Внешней Внутренней

2,2 0,0006 0,009

22 0,0007 0,013

33,3 0,0006 0,014

Градуировочные зависимости (табл. 7) строили по величине поглощения ЧЭ после 10 мин выдержки в стандартных растворах нитрита. Результаты определения нитрит-ионов с помощью разработанных ЧЭ приведены в табл. 8.

Таблица 7.

Градуировочные зависимости для определения нитрита в модельных растворах. Время экспозиции - 10 мин. Объем 5 мл, п — 3

Система Сигнал: А г лМо4

V А =0,0007 с + 0,0005 0,990 0,7

VI А = 0,0505 с"'0401 0,997

VII А = 0,0009 с + 0,0062 0,975 1.0

Таблица 8.

Определение нитритаЧЭ на основе синтеза соединения VI Объем 5 мл, п — Ъ.Р = 0,95

Введено, мкг/мл Найдено, с ±5, мкг/мл •Уг Л.%

1,0 1,0±0,3 0,10 100

5,0 4,7±0,8 0,07 94

10 10±2 0,06 100

20 20±2 0,04 100

Разработанные ЧЭ на основе систем V и VII пригодны и для визуального полуколичественного определения нитритов в варианте тест-методов. При нанесении исследуемого раствора на сухие пластины с иммобилизованными реагентами и последующим высушиванием при комнатной температуре, видно отчетливое различие окраски от окраски фона. Данное различие удавалось заметить при концентрации нитрита 0,3 мкг/мл.

Реакции комплексообразования. Природа желатинового геля позволяет осуществить в нём реакции комплексообразования электростатически иммобилизованных органических реагентов с металлами. При сопоставлении оптических и химических свойств реагентов и их комплексов в растворах и в иммобилизованном состоянии, выяснилось, что электронные спектры и области рН существования комплексов идентичны.

В большинстве случаев вид кривых отклика ЧЭ на металлы подобен таковым на нитрит, что иллюстрирует табл. 9. Из приведённых данных в табл. 10 видно, что процесс образования комплексов в слое геля для большинства металлов определяется как внешней, так и внутренней диффузией, причём обе они зависят от времени.

Таблица 9.

Кинетические диаграммы ЧЭ с иммобилизованным арсеназо III. Объем 0,6 мл

Металл: Th(IV)

Концентрация иона, мкг/мл Функциональная зависимость г

1 А = 0,023 In t - 0,0733 0,912

2 А = 0,017 In t- 0,0253 0,981

4 А = 0,033 In t - 0,0595 0,968

Таблица 10.

Диффузионные факторы в реакции комплексообразования иммобилизованного арсеназо III (VIII) с Th(IV) в геле. Объем 0,6 мл.

Концентрация U с Коэффициент диффузии £>, mVc

иона, мкг/мл Внешней Внутренней

0-40 0,0102 0,0617

1 40-120 0,0030 0,0376

120-300 0,0002 0,0046

0-40 0,0149 0,0909

4 40-120 0,0031 0,0388

120-300 0,0012 0,0130

Градуировочные зависимости строили по величине сигнала - поглощение ЧЭ при фиксированной по времени выдержке в исследуемом растворе (табл. 11).

Таблица 11.

Градуировочные зависимости для определения элементов в модельных растворах.

Объем 0,63 мл. п = 3

Ион/реагент: Время контакта, мин Сигнал: А pH г 5г-106

LaflID/VIII 10 А= 0,0174с+ 0,0152 2,3 0,997 3,1

Thdvyvill 3 А= 0,0186с+0,0340 4M HCl 0,995 10,0

UfVIVVIII 10 А= 0,0043с+ 0,0012 4,0 0,993 10,0

Ca(II)/IX 3 А= 0,0005с + 0,0148 6,8 0,999 0,9

Результаты определения Са(П) в модельных растворах и минеральных водах методом «введено-найдено» и методом добавок приведены в табл. 12.

Таблица 12.

Проверка правильности определения концентраций Са(П) в модельных растворах ЧЭ с иммобилизованным IX и в минеральных водах. Объём 0,6 мл, Р = 0,95; п=Ъ

Введено, мкг/мл Добавлено, мкг/мл Найдено, с ±5, мкг/мл R,%

10 9±6 0,3 90

50 49±2 0,02 98

100 99±6 0,02 99

Минеральная вода "Теберда" 108 217 945±70 1058±52 1154±57 0,03 0,02 0,02 -

Питьевая вода "Святой источник" 108 169±21 266±33 0,05 0,05 т

217 381±19 0,02 -

Разработанные ЧЭ пригодны для визуального определения элементов в варианте тест-методов.

Реакции разрушения комплексов. ЧЭ на основе желатинового геля с электростатически иммобилизованными комплексами органических реагентов с металлами могут использоваться для определения или обнаружения анионов, которые разрушают окрашенный комплекс с металлом. По величинам уменьшения поглощения ЧЭ на основе иммобилизованного бариевого комплекса нитхрома-зо (X) при взаимодействии с сульфат-ионом была построена градуировочная зависимость, которая описывается следующим уравнением прямой: А = 0,0064с + 0,012; >=0,999; s2 = 5,0-Ю*7

Результаты определения сульфат-ионов в модельных растворах и в питьевых водах методом «введено-найдено» и методом добавок приведены в табл. 13.

В варианте тест-метода на фторид предложен иммобилизованный торие-вый комплекс арсеназо III. При нанесении исследуемого раствора, содержащего фторид-ионы, на сухие пластинки и последующем высушивании при комнатной температуре, визуально наблюдалось изменение окраски ЧЭ, вследствие образования свободного реагента, пропорциональное концентрации фторида.

Таблица 13.

Проверка правильности работы ЧЭ с иммобилизованным бариевым комплексом нитхромазо (X) при определении БО^- в модельных растворах и минеральных водах. Объём 0,63 мл, Р = 0,95; п=Ъ

Введено, мкг/мл Добавлено, мкг/мл Найдено, с ±6, мкг/мл К, %

1,4 1,4±0,2 0,05 100,0

5,8 5,9±0,3 0,02 101,7

23,4 23,6±1,8 0,03 100,8

Минеральная вода "Ессентуки №17" 73 146 131±16 203±10 273±20 0,05 0,02 0,03 -

Питьевая вода "Аква Минерале" 73 146 90±11 166±16 234±17 0,05 0,04 0,03 -

Методом статистических моментов доказано, что экспериментальные данные могут быть корректно описаны нормальным распределением в отсутствие ассиметрии и эксцесса. Тесты данного метода, рассчитанные для концентраций, полученных при измерении ЧЭ с иммобилизованными реагентами приведены в табл. 14. Из полученных результатов видно, что отвечающие экспериментальным данным значения выборочных коэффициентов ассиметрии (у/) и эксцесса (уг) незначительно отличаются от нуля, поскольку они меньше контрольных значений, определяемых через теоретические значения статистических дисперсий В(у*) и 1)( уг). Следовательно, получающиеся данные можно считать подчиняющимися нормальному распределению и обрабатывать результаты эксперимента стандартными методами математической статистики.

Таблица 14.

Тесты метода моментов, характеризующие тип распределения получаемых значений концентраций желатиновым ЧЭ на сульфат с иммобилизованным бариевым комплексом нитхромазо (X) (и=15)

Параметр Результат

Первый момент А Второй момент Бл Асимметрия 71* Дисперсия, £>(у1 ) Условие | у/1 < 3-ф(-/Г))0'5 Эксцесс, у2 Дисперсия, 0()>2 ) Условие | уг\ < 5- (£>(у2*))0'5 0,067 0,0029 0,834 0,291 Удовл. 2,281 0,609 Удовл.

ВЫВОДЫ

1. Разработана методология ковалентной иммобилизации органических реагентов бисазозамещенных хромотроповой кислоты на поверхность прозрачной полистирольной матрицы, последовательно осуществляемыми нитрованием, восстановлением, диазотированием и азосочетанием. Установлено, что стадией, определяющей параметры изготавливаемых ЧЭ является нитрование, и лучшим способом сборки реагентов на поверхности - одностадийное сочетание диазополистирола с моноазосоединениями. Найдено, что динамические свойства чувствительных элементов не зависят от природы определяемого элемента, а время переходного процесса Тц% лимитируется внешней диффузией. Установлено, что из 12 изученных органических реагентов наилучшими оказались 2-полистиролазо-7-(2-арсонофенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислота, 2-полистиролазо-7-(2-карбокси-фенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,б-дисульфокислота и 2-полистирол-азо-7-(2-сульфо-4-нитрофенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,б-дисульфоки-слота. ЧЭ на основе 2-полистиролазо-7-(2-сульфо-4-нитрофенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты позволяют корректно определять Ва (II), с минимально определяемым содержанием 1,8 мкг/мл. Разработан-

ные ЧЭ пригодны для длительной работы в режиме накопление сигнала -элюирование металла кислотой.

2. Предложено использовать ЧЭ с осуществлением аналитических реакций в тонких слоях желатинового геля, закрепленного на прозрачном полимерном носителе - триацетилцеллюлозе. Установлено, что протонированные аминокислотные фрагменты макромолекулы желатина позволяют осуществлять эффективную электростатическую иммобилизацию реагентов-сульфонатов -арзеназо III, арсеназо I, нитрохромазо, хлорфосфоназо I, карбоксиарсеназо, 2-фенилазо-7-(2-арсонофенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфоки-слоту.эриохромцианин R, ксиленоловый оранжевый, ализариновый красный и др.Установлено, что высокая емкость геля по отношению к реагентам зависит от размера их молекул и связана с фрактальными свойствами его поверхности с размерностью ~ 3,6. Обнаружено, что это позволяет создать высокие концентрации реагентов в фазе геля, вплоть до 0,5 моль/дм3 для арсеназо III. Исследована электростатическая иммобилизация 18 реагентов и показана возможность осуществления различных аналитических реакций в фазе геля — синтез аналитических форм, комплексообразование с ионами металлов, разрушение иммобилизованных комплексов.

3. Разработан ЧЭ для определения нитритов на основе реакций синтеза азо-красителей в пленке желатинового геля за счет: самосочетания иммобилизованной аш-кислоты; азосочетания 4-нитрофенилдиазония с иммобилизованной хромотроповой кислтой; азосочетания иммобилизованных сульфанило-вой и хромотроповой кислот. Установлено, что образование азокрасителей в геле контролируется внешней и внутренней диффузией. Методом статистических моментов доказано, что экспериментальные данные могут быть корректно описаны нормальным распределением в отсутствие ассиметрии и эксцесса. Правильность определения нитрит-ионов, с минимумом определяемого содержания до 0,9 мкг/мл доказана на примере модельных растворов методом введено-найдено. Время выполнения определения 10 мин.

4. Изучены реакции комплексообразования арсеназо III и аналогов с металлами в желатиновом геле. Показано, что в лабильных системах - U(VI), La(III) и Th(IV) - процесс нарастания поглощения ЧЭ протекает до состояния полного насыщения, а время отклика ЧЭ лимитируется внешней и внутренней диффузией. Правильность определения La(III) и Th(IV) в диапазоне 0,5-10 мкг/мл, U(VI) в диапазоне 0,5-15 мкг/мл, Са(И) в диапазоне 5-100 мкг/мл и SO42" в диапазоне 0,5-25 мкг/мл доказана на примере модельных растворов методом «введено-найдено». Разработанные ЧЭ пригодны для определения Ca(II) и SO42" в минеральных и питьевых водах, а также для использования в качестве тест-средств на La(III), Th(IV), Ca(II) и F".

5. Сравнительное изучение ковалентно и электростатически иммобилизованных реагентов показало, что ЧЭ на основе полистирола характеризуются большой скоростью отклика. Чувствительность определений с ЧЭ на основе желатина практически не зависит от количества иммобилизованного реагента, но зависит от времени. Оценки нижних границ определяемых содержаний в обоих случаях составляют ~ 1 мкг/мл. Преимущество ЧЭ на основе полистирола - высокая устойчивость в сильно кислых и сильно щелочных средах. Достоинство ЧЭ на основе желатина - простота изготовления. В варианте тест-средств достоинством обеих матриц является прозрачность, которая улучшает визуальное различие изменения окраски на окрашенном фоне.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях: 1. Шереметьев C.B., Кузнецов В.В., Желтов А.Я. Чувствительные элементы с ковалентно-иммобилизованными металлоиндикаторами для оптических сенсоров: Тез.докл. Всероссийской конференции по аналитической химии "Аналитика России 2004". - Москва, 2004. - С. 108.

2. Шереметьев C.B., Кузнецов В.В. Реакции синтеза азокрасителей в отвер-ждённом желатиновом геле и их аналитическое применение при определении нитрита // Сборник научн. трудов "Успехи в химии и химической технологии",-М., 2005. - T. XIX, №3(51). - С. 83-86.

3. Шереметьев C.B., Кузнецов В.В. Тест-метод в отверждённом желатиновом геле для определения сульфатов // Сборник научн. трудов "Успехи в химии и химической технологии",- М., 2006. - T. XX, № 3(61). - С. 48-51.

Принято к исполнению 14/11/2006 Исполнено 15/11/2006

Заказ № 930 Тираж: 100 экз.

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (495) 975-78-56 www.autorefcrat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Глава 1. ОРГАНИЧЕСКИЕ РЕАГЕНТЫ В ОПТИЧЕСКИХ СЕНСОРАХ И ТЕСТ-МЕТОДАХ, ОПТИЧЕСКИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

1.1. Используемые реагенты и типы сенсоров.

1 2. Ограничения практического применения оптических сенсоров и тест-средств.

Глава 2. СПОСОБЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ НА ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦАХ.

2.1. Ковалентная иммобилизация и сборка на поверхности.

2.2. Электростатическая иммобилизация.

2.3. Адсорбционная иммобилизация.

2.4. Свойства органических реагентов в иммобилизованном состоянии.

Глава 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ.

3.1. Разновидности устройств оптических сенсоров.

3.2. Тест-средства с иммобилизованными реагентами.

3.3. Области применения иммобилизованных органических реагентов.

3.4. Общие требования к оптическим сенсорам и тест-средствам и метрологическая оценка результатов определений.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава 4. РЕАГЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.

4.1. Реагенты и растворы.

4.2. Изготовление твердых матриц на основе полистирола.

4.2.1. Изготовление мембран из гранулированного полистирола.

4.2.2. Подготовка поверхности полистирольных матриц к иммобилизации.

4.2.3. Сборка молекул реагентов на поверхности аминополи-стирола.

4.2.4. Ковалентная и электростатическая иммобилизация на поверхности аминополистирола и его производных.

4.2.5. Синтез модельных соединений и реагентов, применяемых для сборки аналитических реагентов на поверхности полистирольной матрицы.

4.3. Изготовление отвержденных гелевых матриц на основе желатина.

4.3.1. Подготовка желатиновых матриц к иммобилизации.

4.3.2. Иммобилизация органических реагентов в массив слоя желатинового геля.

4.4. Аппаратура и измерения.

4.5. Способы обработки экспериментальных данных.

Глава 5. КОВАЛЕНТНАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ К ПОЛИМЕРНЫМ

МАТЕРИАЛАМ ИЗ ПОЛИСТИРОЛА.

5.1. Изготовление матриц из полистирола и способы иммобилизации органических реагентов.

5.1.1. Характеристика полимерных материалов и критерии выбора полистирола.

5.1.2. Выбор метода изготовления подложек.

5.1.3. Подготовка поверхности полистирольных матриц к иммобилизации реагентов.

5.1.4. Оценка толщины поглощающего слоя иммобилизованных реагентов.

5.1.5. Восстановление нитрополистирола до аминополисти-рола и его диазотирование.

5.1.6. Способы иммобилизации органических реагентов к аминополистиролу.

5.1.7. Выбор и синтез модельных соединений и соединений применяемых для сборки реагентов на поверхности полисти-рольной мембраны.

5.2. Свойства органических реагентов, иммобилизованных на поверхность полистирола.

5.2.1. Исследование комплексообразующих и оптических свойств свободных и иммобилизованных реагентов.

5.2.2. Динамические свойства чувствительных элементов с иммобилизованными реагентами.

5.3. Аналитические свойства иммобилизованных реагентов и применение чувствительных элементов с матрицей из полистирола.

Глава 6. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИММОБИЛИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ К ПОЛИМЕРНЫМ МАТРИЦАМ

ОТВЕРЖДЕННОГО ЖЕЛАТИНОВОГО ГЕЛЯ.

6.1 Характеристика материала и критерии выбора желатина.

6.2. Изготовление полимерных матриц на основе желатина.

6.2.1. Подготовка полимерных матриц на основе желатина к иммобилизации.

6.2.2. Способы иммобилизации органических реагентов в массив желатинового геля.

6 3. Свойства желатинового геля с иммобилизованными реагентами.

6.4. Необратимые реакции в желатиновом геле.

6.4.1. Реакции диазотирования и азосочетания.

6.4.1.1. Оптические свойства иммобилизованных азосоедине

6.4.1.2. Кинетические особенности диазотирования и азосо-четания в геле.

6.4.1.3. Аналитические свойства необратимых чувствительных элементов.

6.4.2. Реакция осаждения в желатиновом геле.

6.5. Обратимые реакции в желатиновом геле.

6.5.1. Реакции комплексообразования.

6.5.1.1. Оптические свойства иммобилизованных реагентов.

6.5.1.2. Кинетические особенности комплексообразования в геле.

6.5.1.3. Аналитические свойства обратимых чувствительных элементов, основанных на реакции комплексообразования.

6.5.2. Чувствительные элементы, основанные на реакции разрушения комплексов.

6.5.2.1. Оптические свойства иммобилизованных реагентов.

6.5.2.2. Кинетические особенности разрушения комплексов в геле.

6.5.2.3. Аналитические свойства чувствительных элементов, основанных на реакции разрушения комплекса.

Глава 7. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

7.1. ЧЭ на основе полистирольных матриц.

7.2. ЧЭ на основе желатинового геля.

7.2.1. Необратимые чувствительные элементы, основанные на реакциях азосочетания.

7.2.2. Необратимые реакция осаждения никеля в желатиновом геле в виде гексацианоферрата (II).

7.2.3. Обратимые реакции комплексообразования в желатиновой матрице.

7.2.4. Реакция разрушения комплекса в желатиновой матрице

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы. В современной аналитической химии все большее значения приобретают оптические сенсоры, позволяющие реализовать миниатюрные, чувствительные к определенным ионам измерительные системы для контроля содержания элементов и веществ в разнообразных объектах - от технологических и биологических до объектов окружающей среды. Однако, с момента появления таких сенсоров выявился ряд серьезных химических проблем, связанных с выбором удовлетворительных матриц, соответствующих органических реагентов и способов их иммобилизации, среди последних особую роль приобрели ковалентные и электростатические варианты.

Ковалентный способ иммобилизации аналитических реагентов к полимерной матрице позволяет обеспечить надежную работу чувствительных элементов (ЧЭ), а устойчивость к органическим растворителям определяется лишь природой полимера. Однако, модификация аналитических реагентов в процессе такой иммобилизации часто сказывается на спектральных и химических свойствах последних по сравнению с исходными аналогами. Дополнительным параметром, обусловливающим целевые свойства ЧЭ представляют полимеры, используемые для изготовления исходных мембран. В данном случае недостаточное внимание уделяется оптически прозрачному полистиролу и его сополимеру с дивинилбензолом - термопластичным полимерам, содержащим бензольные кольца, легко подвергающимся различным химическим модификациям. Практически все направления использования полистирола в химическом анализе базируются на получении разнообразных ионообменных смол и хелатных сорбентов. Однако, именно ЧЭ с ковалентно иммобилизованными органическими реагентами на оптически прозрачном полистироле практически не разрабатывались. При работе в водных растворах гидрофобные свойства поверхности полистирольной матрицы могут быть преодолены лишь переходом к гидрофильной матрице, примером которой является желатин, предварительно задуб-ленный с целью повышения механической прочности, биологической и термической стойкости, а также для уменьшения степени набухания в воде и в водных растворах. Наличие большого многообразия функциональных групп остатков аминокислот, входящих в структуру молекулы желатина, позволяет не только регулировать степень набухания мембраны, но и существенно расширить способы ее модификации для различных видов иммобилизации органических реагентов, далеко не ограничивающиеся только электростатической «прививкой». Главным преимуществом электростатического способа иммобилизации является близость спектральных и химических свойств свободных и иммобилизованных реагентов. Несмотря на относительную простоту осуществления электростатической иммобилизации, этот вариант изготовления ЧЭ используется редко, что связано с ограниченными возможностями используемых материалов. Прозрачность в видимой области спектра, достаточная химическая и механическая стойкость, высокая ёмкость по отношению к иммобилизуемым аналитическим реагентам, а также высокая гидрофильность делают желатин достойным конкурентом существующих материалов, используемых в качестве твердых матриц.

Изучение особенностей поведения иммобилизованных аналитических реагентов в ЧЭ и исследование химических принципов их функционирования является актуальным для решения практических вопросов химической сенсорики растворов.

Диссертационная работа является частью плановой госбюджетной работы кафедры аналитической химии РХТУ им. Менделеева и поддержана грантами РФФИ № 00-03-32624, № 04-03-32360, № 06-03-32064.

Цель работы;

• организация, исследование и оптимизация ковалентного и электростатического способов иммобилизации различных аналитических реагентов к полисти-рольной и желатиновой матрицам и разработка методологии их исследования;

• сравнительное изучение оптических и физико-химических свойств органических аналитических реагентов в свободном и иммобилизованном состояниях и интерпретация полученных результатов;

• исследование динамических свойств ЧЭ и их связи с природой полимерной матрицы и иммобилизованных соединений;

•метрологическая оценка функционирования мембранных ЧЭ и примеры их практического применения; сравнительный анализ ковалентного и электростатического способов иммобилизации органических реагентов.

Научная новизна и теоретическая значимость. В качестве твердых матриц для ЧЭ применены оптически прозрачный полистирол и желатиновый гель и осуществлена ковалентная и электростатическая иммобилизация органических реагентов к ним соответственно. Установлено, что оптические и химические свойства иммобилизованных и свободных органических реагентов аналогичны. Определена роль внешней и внутренней диффузии в функционировании ЧЭ. Выявлено и экспериментально подтверждено, что на скорость отклика ЧЭ, независимо от природы несущей матрицы определяющее влияние оказывает внешняя диффузия.

Установлено, что из всего многообразия функциональных групп желатина -некоторые способны к протонированию и обуславливают эффективную электростатическую иммобилизацию ароматических сульфонатов. Чрезвычайно высокая емкость биополимера позволяет создавать концентрации в слое геля в несколько раз превышающие аналогично возможные в водных растворах. Найдено, что величины создаваемых концентраций в геле зависят не только от количества кислотных центров в иммобилизуемой молекуле, но и от её размеров, на что указывает функция по определению фрактальной размерности поверхности геля.

Сформулированы представления о связи химизма применяемых реакций с динамическими свойствами ЧЭ. Выполнена метрологическая оценка точности измерения определяемых ионов с помощью мембранных ЧЭ. Предложена обобщенная схема исследования мембранных ЧЭ.

Практическая значимость. Разработаны методики изготовления простых мембранных ЧЭ, основанные на ковалентной или электростатической иммобилизации аналитических реагентов. Изготовлены обратимые и необратимые мембранные оптические ЧЭ на основе полистирольных и желатиновых матриц, способные работать в достаточно широком диапазоне рН. Предложен новый способ оценки эффективности работы ЧЭ, основанный на диффузионных критериях. Разработанные ЧЭ могут функционировать в виде миниатюрного оптического датчика, входить в состав оптического сенсорного анализатора и использоваться в качестве тест-средств с длительным хранением информации. Предложенные методики и тест-средства апробированы при анализе минеральной воды.

На защиту выносятся:

• результаты исследования оптических и физико-химических свойств органических реагентов в свободном и иммобилизованном состояниях;

• описание свойств иммобилизованных реагентов в рамках модели полимерного реагента и установление влияния электростатических взаимодействий на их поведение.

• поведение иммобилизованных реагентов как элементов сенсорного оптического анализатора и диффузионно-динамические свойства полимерной и гелевой мембран с иммобилизованными соединениями.

• критерии выбора аналитических реагентов для ковалентной и электростатической иммобилизации на полистирольную и желатиновую мембраны и практические примеры применения исследованных оптических ЧЭ и их метрологические характеристики

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Всероссийской конференции по аналитической химии "Аналитика России" (г. Москва, сентябрь 2004 г.), I Международном конгрессе молодых ученых по химии и химической технологии (г. Москва, октябрь 2005 г.), II Международном конгрессе молодых ученых по химии и химической технологии (г. Москва, октябрь 2006 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано три печатных работы в виде одного тезиса доклада; двух статей и две статьи в Журн. аналит. химии приняты к печати, №№ 3,4- 2007г.

1. Шереметьев С.В., Кузнецов В.В., Желтов А.Я. Чувствительные элементы с ковалентно-иммобилизованными металлоиндикаторами для оптических сенсоров: Тез.докл. Всероссийской конференции по аналитической химии "Аналитика России 2004". - Москва, 2004. - С. 108.

2. Шереметьев С.В., Кузнецов В.В. Реакции синтеза азокрасителей в овер-жденном желатиновом геле и их аналитическое применение при определении нитрита // Сборник научн. трудов "Успехи в химии и химической технологии",- М., 2005. - Т. XIX, № 3(51). - С. 83-86.

3. Шереметьев С В., Кузнецов В.В. Тест-метод в отвержденном желатиновом геле для определения сульфатов // Сборник научн. трудов "Успехи в химии и химической технологии".- М., 2006. - Т. XX, № 3(61). - С. 4851.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, из шести глав экспериментальной части, выводов и списка литературы (150 наименований). Работа изложена на 194 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 42 таблицы.

ВЫВОДЫ

1. Разработана методология ковалентной иммобилизации органических реагентов бисазозамещенных хромотроповой кислоты на поверхность прозрачной полистирольной матрицы, последовательно осуществляемыми нитрованием, восстановлением, диазотированием и азосочетанием. Установлено, что стадией, определяющей параметры изготавливаемых ЧЭ является нитрование, и лучшим способом сборки реагентов на поверхности - одностадийное сочетание диазополистирола с моноазосоединениями. Найдено, что динамические свойства чувствительных элементов не зависят от природы определяемого элемента, а время переходного процесса 7^% лимитируется внешней диффузией. Установлено, что из 12 изученных органических реагентов наилучшими оказались 2-полистиролазо-7-(2-арсонофенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислота, 2-полистиролазо-7-(2-карбок-сифенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислота и 2-полисти-ролазо-7-(2-сульфо-4-нитрофенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-ди-сульфокислота. ЧЭ на основе 2-полистиролазо-7-(2-сульфо-4-нитро-фенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты позволяют корректно определять Ва (II), с минимально определяемым содержанием 1,8 мкг/мл. Разработанные ЧЭ пригодны для длительной работы в режиме накопление сигнала - элюирование металла кислотой.

2. Предложено использовать ЧЭ с осуществлением аналитических реакций в тонких слоях желатинового геля, закрепленного на прозрачном полимерном носителе - триацетилцеллюлозе. Установлено, что протонированные аминокислотные фрагменты макромолекулы желатина позволяют осуществлять эффективную электростатическую иммобилизацию реагентов-сульфонатов - арзеназо III, арсеназо I, нитрохромазо, хлорфосфоназо I, карбоксиарсеназо, 2-фенилазо-7-(2-арсонофенилазо)-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфо-кислоту,эриохромцианин R, ксиленоловый оранжевый, ализариновый красный и др.Установлено, что высокая емкость геля по отношению к реагентам зависит от размера их молекул и связана с фрактальными свойствами его поверхности с размерностью -3,6. Обнаружено, что это позволяет создать высокие концентрации реагентов в фазе геля, вплоть до 0,5 моль/дм3 для ар-сеназо III. Исследована электростатическая иммобилизация 18 реагентов и показана возможность осуществления различных аналитических реакций в фазе геля - синтез аналитических форм, комплексообразование с ионами металлов, разрушение иммобилизованных комплексов.

3. Разработан ЧЭ для определения нитритов на основе реакций синтеза азо-красителей в пленке желатинового геля за счет: самосочетания иммобилизованной аш-кислоты; азосочетания 4-нитрофенилдиазония с иммобилизованной хромотроповой кислтой; азосочетания иммобилизованных сульфа-ниловой и хромотроповой кислот. Установлено, что образование азокраси-телей в геле контролируется внешней и внутренней диффузией. Методом статистических моментов доказано, что экспериментальные данные могут быть корректно описаны нормальным распределением в отсутствие ассиметрии и эксцесса. Правильность определения нитрит-ионов, с минимумом определяемого содержания до 0,9 мкг/мл доказана на примере модельных растворов методом введено-найдено. Время выполнения определения 10 мин.

4. Изучены реакции комплексообразования арсеназо III и аналогов с металлами в желатиновом геле. Показано, что в лабильных системах - U(VI), La(III) и Th(IV) - процесс нарастания поглощения ЧЭ протекает до состояния полного насыщения, а время отклика ЧЭ лимитируется внешней и внутренней диффузией. Правильность определения La(III) и Th(IV) в диапазоне 0,5-10 мкг/мл, U(VI) в диапазоне 0,5-15 мкг/мл, Ca(II) в диапазоне 5-100 мкг/мл и SO4' в диапазоне 0,5-25 мкг/мл доказана на примере модельных растворов методом «введено-найдено». Разработанные ЧЭ пригодны для определения Ca(II) и SO42" в минеральных и питьевых водах, а также для использования в качестве тест-средств на La(III), Th(IV), Ca(II) и F~.

5. Сравнительное изучение ковапентно и электростатически иммобилизованных реагентов показало, что ЧЭ на основе полистирола характеризуются большой скоростью отклика. Чувствительность определений с ЧЭ на основе желатина практически не зависит от количества иммобилизованного реагента, но зависит от времени. Оценки нижних границ определяемых содержаний в обоих случаях составляют ~ 1 мкг/мл. Преимущество ЧЭ на основе полистирола - высокая устойчивость в сильно кислых и сильно щелочных средах. Достоинство ЧЭ на основе желатина - простота изготовления. В варианте тест-средств достоинством обеих матриц является прозрачность, которая улучшает визуальное различие изменения окраски на окрашенном фоне.

179

1. Золотов Ю.А. Химические тест-методы анализа / Ю.А. Золотов, В.М. Иванов, В.Г. Амелин. - М.: Едиторал УРСС, 2002. - 304 с.

2. Островская В.М. Вода. Индикаторные системы / В.М. Островская, О.А. Запорожец, Г.К. Будников, Н.М. Чернавская. М., 2002. - 266 с.

3. Саввин С.Б. Органические реагенты в спектрофотометрических методах анализа / С.Б. Саввин, С.Н. Штыков, А.В. Михайлова // Успехи химии. -2006. Т. 75, № 4. - С. 380-389.

4. Wong L.S. Fibre optic рН sensors employing tethered non-fluorescent indicators on macroporous glass / L.S. Wong, S.W. Brocklesby, M. Bradley // Sensors and Actuators B: Chem. 2005. - V. 107,1. 2. - P. 957-962.

5. Zhihong L. Phenol red immobilized PVA membrane for an optical pH sensor with two determination ranges and long-term stability / L Zhihong, L. Junfeng, C. Tianlu. // Sensors and Actuators B: Chem. 2005. - V. 107,1. 1. - P. 311-316.

6. Amao Y., An optical sensor with the combination of colorimetric change of a-naphtholphthalein and internal reference luminescent dye for CO2 in water / Y. Amao, N. Nakamura // Sensors and Actuators B: Chem. 2005. - V. 107,1. 2. -P. 861-865.

7. Amao Y. Optical CO2 sensor of the combination of colorimetric change of a-naphtholphthalein in poly(isobutyl methacrylate) and fluorescent porphyrin in polystyrene / Y. Amao, T. Komori // Talanta. 2005. - V. 66, № 4. - P. 976-981.

8. Ertekin K. Characterization of a reservoir-type capillary optical microsensor for рСОг measurements / K. Ertekin, I. Klimant, G. Neurauter, O.S. Wolfbeis // Talanta. 2003. - V. 59, № 2. - P. 261-267.

9. Invents D.A. Multilayer sol-gel membranes for optical sensing applications: single layer pH and dual layer CO2 and NH3 sensors / D.A. Nivens, M.V. Schiza, S. M. Angel // Talanta. 2002. - V. 58, № 3. - P. 543-550.

10. Cao W. Optical fiber-based evanescent ammonia sensor / W. Cao, Y. Duan // Sensors and Actuators B: Chem. 2005. - V. 110,1. 2. - P. 252-259.

11. Ando M. Optical ozone-sensing properties of poly(2-chloroaniline), poly(N-methylaniline) and polyaniline films / M. Ando, C. Swart, E. Pringsheim, V.M Mirsky, O.S. Wolfbeis. I I Sensors and Actuators B: Chem. 2005. - V. 108,1. 1-2.-P. 528-534.

12. Andreu Y. Sensor film for Vitamin С determination based on absorption properties of polyaniline / Y. Andreu, S. Marcos, J.R. Castillo, J. Galban. // Talanta. -2005. V. 65, № 4. - P. 1045-1051.

13. Coo L. Nafion-based optical sensor for the determination of selenium in water samples / L. Coo, I. Martinez // Talanta. 2004. - V. 64, № 5. - P. 1317-1322.

14. Mills A. Optical sensors for oxygen: a log-gaussian multisitequenching model / A Mills // Sensors and Actuators B: Chem. 1998. - V. 51,1. 1. - P. 69-76.

15. Lee S.K. Porphyrin-doped sol-gel glass as a probe for oxygen sensing / S.K. Lee, I. Okura // Anal. Chim. Acta. 1997. V. 342. - P. 181-188.

16. Саввин С.Б. Цветные реакции на твёрдых матрицах для определения тяжелых металлов / С.Б. Саввин, А.В. Михайлова // Наука-производству. 1998. -Т. 2,№4.-С. 5-7.

17. Collins G.E. Microfabricated capillary electrophoresis sensor for uranium (VI) / G.E. Collins, Q. Lu. // Anal. Chim. Acta. 2001. - V. 436. - P. 181-189.

18. Valeur B. Design principles of fluorescent molecular sensors for cation recognition / B. Valeur, I. Leray // Coord. Chem. Rev. 2000. - V. 205. - P. 3-40.

19. Keefe M.H. Luminescent sensor molecules based on coordinated metals: a review of recent developments / M.H. Keefe, K.D. Benkstein, J.T. Hupp // Coord. Chem. Rev. 2000. - V. 205. - P. 201-228.

20. Beer P.D. Electrochemical and optical sensing of anions by transition metal based receptors / P.D. Beer, J. Cadman // Coord. Chem. Rev. 2000. - V. 205. -P. 131-155.

21. Flamini A. Development of optochemical sensors for Hg(II), based on immobilized 2-(5-amino-3,4-dicyano-2-pyrrol-2-ylidene)-l,l,2-tricyan-ethanide / A. Flamini, A. Panusa. // Sensors and Actuators B: Chem. 1997. - V 42,1. 1. - P. 39-46.

22. Саввин С.Б. Органические реагенты группы арсеназо III /С.Б. Саввин. М.: Атомиздат, 1971.-349 с.

23. Dybko A. Assessment of water quality based on multiparameter fiber optic probe / A. Dybko, W. Wroblewski, E. Rozniecka, K. Pozniakb, J. Maciejewski, R. Ro-maniuk, Z. Brzozka. // Sensors and Actuators B: Chem. 1998. - V. 51,1.1-3. -P. 208-213.

24. Safavi A. Design of a copper (II) optode based on immobilization of dithizone on a triacetylcellulose membrane / A. Safavi, M. Bagheri // Sensors and Actuators B: Chem.-2005.-V. 107,1. l.-P. 53-58.

25. Dacres H. Sensitive optical NO sensor based on bis (2,9-dimethyl—1,10— phenanthroline). copper(II) complex / H. Dacres, R. Narayanaswamy // Sensors and Actuators B: Chem. 2005. - V. 107,1. 1. - P. 14-23.

26. Capitan-Vallvey L.F. Magnesium optical one-shot sensor based on a coumarin chromoionophore / L.F. Capitan-Vallvey, M.D. Fernandez-Ramos, A. Lapresta-Fernandez, E. Brunet, J.C. Rodriguez-Ubis, O. Juanes. // Talanta. 2006. - V. 68, №5.-P. 1663-1670.

27. Xu С. Optical chloride sensor based on 9.mercuracarborand-3 with massively expanded measuring range / C. Xu, Y. Qin, E. Bakker // Talanta 2004. - V. 63, № l.-P. 180-184.

28. Ahmad M. Development of an Hg(II) fibre-optic sensor for aqueous environmental monitoring / M. Ahmad, H. Hamzah, E. S. Marsom // Talanta. 1998. - V. 47,№2.-P. 275-283.

29. Амелин В.Г. Применение в тест-методах индикаторных бумаг, содержащих малорастворимые комплексы металлов с диэтилдитиокарбаминатом // Журн. аналит. химии. 1999,-Т. 54,№10.-С. 1088-1093.

30. Yusof N.A. A flow cell optosensor for lead based on immobilized gallocynin in chitosan membrane / N.A. Yusof, M. Ahmad // Talanta. 2002. - V. 58, № 3. - P. 459-466.

31. Иванов B.M Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы / В.М. Иванов, О.В. Кузнецова // Успехи химии. -2001,-Т. 70,№5.-С. 411-428.

32. Дмитриенко С.Г. Определение нитрит-ионов с применением пенополиуретанов / С.Г. Дмитриенко, О.А. Свиридова, С.Б. Белоусова, JI.H. Пяткова, Ю.А. Золотов // Зав. лаборатория. 2000. - Т.66. №2. - С 10-14.

33. Dmitrienko S.G. Chemical reactions of terminal groups in polyurethane foams / S.G. Dmitrienko, E.N. Myshak, A.V. Zhigulev, V.K. Runov, Yu.A. Zolotov // Mendeleev Commun. 2000, - № 6. - P. 244-245.

34. Dmitrienko S.G Photometric Determination of Phenols with Polyurethane Foams / S.G. Dmitrienko, E.N. Myshak, V.K. Runov, Yu.A. Zolotov // Chem. anal. (Warsaw.). 1995, - V. 40, № 1. - P. 291-298.

35. Амелин В.Г. Целлюлозная бумага с химически иммобилизованным 1-нафтиламином для экспрессного тест-определения нитритов, нитратов и аромагических аминов / В.Г. Амелин, И.С. Колодкин // Журн. аналит. химии. -2001,-Т. 56,№2.-С. 206.

36. Mehrvar M. Fiber-optic biosensors-trends and advances / M. Mehrvar, C. Bis, J.M. Scharer, M. Moo-Young, J.H. Luong. // Anal. sci. 2000. - V. 16, № 7, - P. 677-692.

37. Loh H.C. A novel salicylic acid optical fibre probe fabrication / H.C. Loh, M. Ahmad, M.N. Taib // Sensors and Actuators B: Chem. 2005. - V. 107,1. 1, - P. 59-63.

38. Li J. Ultrasensitive optical DNA biosensor based on surface immobilization of molecular beacon by a bridge structure /J. Li, W. Tan, K. Wang, D. Xiao, X. Yang, X. He, Z. Tang. // Anal. sci. 2001. - V. 17, №10. - P. 1149-1153.

39. Krause C. Multilayer potassium sensor based on solid-state coextraction / C. Krause, T. Werner, O.S. Wolfbeis. // Anal. sci. 1998. - V. 14. № 2 - P. 163-167.

40. Gupta V.K. Strontium(II) sensor based on a modified calix6.arene in PVC matrix / V.K. Gupta, R. Ludwig, S. Agarwal. // Anal. Sci. 2005, - V. 21, №3. - P. 293-296.

41. Швоева О.П. Метод двух реагентов на твёрдой фазе для определения ванадия (V) и молибдена (VI) при совместном присутствии / О.П. Швоева, В.П. Дедкова, С.Б. Саввин // Журн. аналит. химии. 2000. - Т. 55, № 6. - С. 607— 610.

42. Vadgama P. Membrane based sensors: a review / Р Vadgama // Membr. Sci. -1990.-V. 50,№2.-P. 141-152.

43. Kostov Y. Membranes for optical pH sensors / Y. Kostov, S. Tsonkov, L. Yotova, M. Krysteva // Anal. Chim. Acta. 1993. - V. 280, № 1. - P. 15-19.

44. Кузнецов В.В. Химические принципы функционирования мембранного апериодического рН-хемоптрода с иммобилизованным индикатором конго красный / В.В. Кузнецов, И.В. Якунина // Журн. аналит. химии. 1994. -Т.49, № 8. - С. 847-853.

45. Saari L.A. рН sensor based on immobilized fluoresceinamin / L.A. Saari, W.R. Seits // Anal. Chem. 1982. - V. 54, № 4. - P. 821-823.

46. Kuznetsov V.V. Estimation of the thickness of absorbing layer in optical membrane sensors / V.V. Kuznetsov, I.V. Yakunina // J. Anal. Chem. 1999. - V. 54, № 3. - P. 275-278.

47. Мясоедова Г.В. Хелатообразующие сорбенты / Г.В. Мясоедова, С.Б. Сав-вин.-М.: Наука, 1984.

48. Саввин С.Б. Модифицированные и иммобилизованные органические реагенты / С.Б. Саввин, А.В. Михайлова // Журн. аналит. химии. 1996. - Т. 51, №1.-С. 49-56.

49. Гурьева Р.Ф. Концентрирование благородных металлов в виде комплексов с органическими реагентами на полимерном носителе и последующее определение их в твердой фазе // Р.Ф. Гурьева, С.Б. Саввин / Журн. аналит. химии. 2000. - Т. 54, № 3. - С. 280-285.

50. Свиридова О.А. Пенополиуретаны новый тип полимерных хромогенных реагентов для спектроскопии диффузного отражения и тест-методов анализа / Дисс. канд. хим. наук. М.: МГУ. 2002.

51. Тертых В.А. Химические реакции с участием поверхности кремнезёма / В.А. Тертых, Л.А. Белякова. К.: 1991. - 264 с.

52. Offenbacher Н. Fluorescense optical sensors for continuous determination of near-neutral pH Values / H. Offenbacher, O.S. Wolfbeis, E. Furlinger. // Sensors and Actuators. 1986. - V. 9. - P. 73-84.

53. Bacci M. Spectroscopic behavior of acid-base indicators after immobilization on glass supports / M. Bacci, F. Baldini, S. Bracci. // Applied Spectroscopy. 1991. - V. 45, №9. - P. 1508-1515.

54. Саввин С.Б. Комплексообразование лантана с реагентами группы арсеназо III на твердой фазе волокнистых ионообменников / С.Б. Саввин, О.П. Швое-ва, В.П. Дедкова // Журн. аналит. химии. 2005. - Т. 60, № 4. - С. 378-383.

55. Саввин С.Б. Сорбционно-спектроскопические и тест-методы определения ионов металлов с органическими реагентами на твёрдой фазе ионообменников / С.Б. Саввин, В.П. Дедкова, О.П. Швоева // Успехи химии. 2000. - Т. 69, №3.-С. 203-217.

56. Kuswandi В. Simple regression model using an optode for the simultaneous determination of zinc and cadmium mixtures in aqueous samples / B. Kuswandi, A.A. Vaughan, R. Narayanaswamy // Anal. sci. 2001. - V. 17. № 1. - P. 181186.

57. Гурьева Р.Ф. Тест-метод определения ртути(1, II) на поверхности полимерного носителя / Р.Ф. Гурьева, С.Б. Саввин // Журн. аналит. химии. 2003. -Т. 58,№10.-С. 1104-1108.

58. Амелин В.Г. Ткани из искусственных и натуральных волокон с иммобилизованными реагентами в химических тест-методах анализа / В.Г. Амелин, А.В. Третьяков // Журн. аналит. химии. 2006. - Т. 61, № 4. - С. 430^135.

59. Амелин В.Г. Пластины для тонкослойной хроматографии с адсорбционно закреплёнными реагентами в химических тест-методах анализа / В.Г. Амелин, А.В. Третьяков // Журн. аналит. химии. 2005. - Т. 60, № 3. - С. 291296.

60. Мясоедов Б.Ф. Химические сенсоры: возможности и перспективы / Б.Ф. Мясоедов, А.В. Давыдов // Журн. аналит. химии. 1990. - Т. 45, № 7. - С. 1259-1278.

61. Каттрал Р.В. Химические сенсоры / Р.В. Каттрал. М.:Научный мир. -2000.- 144 с.

62. Janata J. Chemical sensors / J. Janata, A. Besegh // Anal. Chem. 1988. - V. 60, №12.-P. 62R.

63. Dakin J. Optical fiber sensors: principles and components. / J. Dakin, B. Culshaw // Boston, London: Artech Hous. 1988. - V 1. - XVI - 327 p.

64. Guthrie A.J. Optical fibers in chemical sensing a review / A.J. Guthrie, R. Na-rayanaswamy, D.A. Russel // Tranc. of Ins. Meas. and Contr. - 1987. - V. 9, № 2. -P. 71-80.

65. Stuart A.D. Optrodes. Remote determination of chemical concentrations using optical fibers and optical sensors / A.D. Stuart // Chem. Austral. 1986. - V. 53, №10.-P. 350-353.

66. Otsuki S. A novel fiber-optic gas sensing arrangement based on an air gap design and an application to optical detection of humidity / S. Otsuki, K. Adachi, T. Taguchi // Anal. sci. 1998. - V. 14. № 6. - P. 633-635.

67. Бусурин В.И. Оптические и волоконно-оптические датчики / В.И. Бусурин, А.С. Семенов, Н.П. Уралов // Квантовая электроника 1985. - Т. 12, № 5. -С.901-944.

68. Mitsushio М. Simplification and evaluation of a gold-deposited SPR optical fiber sensor / M. Mitsushio, M. Higo // Anal. sci. 2004. - V. 20. № 4. - P. 689694.

69. Ponnuswamy T. Detection of Ni by a dimethylglyoxime probe using attenuated total-reflection infrared spectroscopy / T. Ponnuswamy, O. Chyan // Anal sci. -2002.-V. 18. №4.-P. 449-453.

70. Yang X. An optode with a covalently bound fluorescent dye, 3-acryIoyl-aminobenzanthrone, for an ethanol assay / X. Yang, W.H. Liu, W.W. Shan, G.L. Shen, R.Q. Yu // Anal. sci. 2000. - V. 16. № 9. - P. 935-938.

71. Liu X. A new reagent immobilization method for a portable fiber optic probe for determination of ferrous ions / X. Liu, W. Xing, G. Ou, J. Liang // Anal. sci. -2000. V. 16. № 5. - P. 473-476.

72. Kuswandi B. Simple regression model using an optode for the simultaneous determination of zinc and cadmium mixtures in aqueous samples / B. Kuswandi, A A. Vaughan, R. Narayanaswamy // Anal. Sci. 2001. - V. 17. № 1. - P. 181— 186.

73. Tsunoda K. Lock in modulation detection for a difference interferometric slab optical waveguide refractive index sensor / K. Tsunoda, T. Umemura, K. Aizawa, Y. Takahashi, T. Odake // Anal. sci. 2000. - V. 16. № 7. - P. 771-773.

74. Liu W. An optic-fiber sensor for metronidazole based on the fluorescence quenching of a copolymer bound flavone derivative / W. Liu, Y. Wang, J. Tang, G. Shen, R. Yu // Analytical sciences. 1998. - V. 14. № 6. - P.547-551.

75. Chen L.X. Carbazole as fluorescence carrier for preparation of doxycycline sensor / L.X. Chen, C.G. Niu, G.M. Zeng, G.H. Huang, G.L. Shen, R.Q. Yu // Analytical sciences. 2003. - V. 19. № 2. - P.295-298.

76. Chau L.K. Microfabricated silicon flow-cell for optical monitoring of biological fluids / L.K.Chau, T. Osborn, C.C. Wu, P. Yager // Analytical sciences. 1999. -V. 15. № 8. - P.721-724.

77. Tan S.Z. Optochemical sensor for an ornidazole assay using l-amino-4-allyloxyanthraquinone as a fluorescent indicator / S.Z. Tan, C.G. Niu, J.H. Jiang, G.L. Shen, R.Q. Yu // Analytical sciences. 2005. - V. 21. № 8. - P.967-971.

78. Lan B.T.T. Characterization of chromogenic calix4.arene derivative based ion-selective optical sensors / B.T.T. Lan, K. Toth // Analytical sciences. 1998. - V. 14. № 2. — P.191—197.

79. Reguera I. P. Native fluorescence flow-through optosensor for the fast determination of diphenhydramine in pharmaceuticals /1. P. Reguera, M. G. Rubio, A. M. Diaz // Analytical sciences. 2004. - V. 20. № 5. - P.799-803.

80. Huang H.M. A sensitive optode membrane for berberine using conjugated polymer as sensing material / H.M. Huang, K.M. Wang, R.H. Yang, X.H. Yang, S.S. Huang, D. Xiao, F. Feng // Analytical sciences. 2002. - V. 18. № 10. - P.l 1111115.

81. Kubo Y. Naked-eye detectable chiral recognition using a chromogenic receptor / Y. Kubo, N. Hirota, S. Maeda, S. Tokita // Analytical sciences. 1998. - V. 14. №2.-P. 183-189.

82. Великородный А А. Ксерогели на основе диоксида кремния, модифицированные кобальтом (Ш). Твердофазно-спектрофотометри-ческое определение нафтолов в растворах / А.А. Великородный, Е.И. Моросанова // Журн. аналит. химии. 2000. - Т. 55, № 8. - С. 808-815.

83. Моросанова Е.И. Индикаторные порошки и индикаторные трубки для определения фторид- и хлорид-ионов / Е.И. Моросанова, А.А. Великородный, О.В. Мышлякова, Ю.А. Золотов // Журн. аналит. химии. 2001. - Т. 56, № 3. - С. 320-326.

84. Азарова Ж.М. Ксерогели, модифицированные 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом и диметилглиоксимом. Индикаторные трубки для определения никеля / Ж.М. Азарова, Е.И. Моросанова, Ю.А. Золотов // Журн. аналит. химии. 2000. - Т. 55, № 7. - С. 714-718.

85. Золотов Ю.А. Скрининг массовых проб / Ю.А. Золотов // Журн. аналит. химии. 2001. - Т. 56, № 8. - С. 794.

86. Амелин В.Г. Тест-метод определения суммарных показателей качества вод с использованием индикаторных бумаг / В.Г. Амелин // Журн. аналит. химии. 2000. - Т. 55, № 5. - С. 532 - 538.

87. Кравченко М.С. Унифицированные методы исследования качества вод. Тестовые методы анализа / М.С. Кравченко, В.Ф. Кравченко. М.: СЭВ, постоянная комиссия по сотрудничеству в области охраны окружающей среды, 1990.- 119 с.

88. Островская В.М. Реактивные индикаторные средства (РИС) для многоэлементного тестирования воды. / В.М. Островская. М.: МПО «1-ая образцовая типография», - 1992. - 36 с.

89. Справочник «Свойства органических соединений» / под ред. А.А. Поте-хина. Л.: Химия, 1984. - 520 с.

90. Хольцбехер 3. Органические реагенты в неорганическом анализе / 3. Хольцбехер, Л. Дивиш, М. Крал, Л. Шуха, Ф. Влачил. М.: Мир, 1979. - 752 с.

91. Досон Р. Справочник биохимика. / Р. Досон, Д. Эллиот, У. Эллиот, К. Джонс. М.: Мир, 1991.-544 с.

92. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю.Ю. Лурье. М.: Химия, 1979.-480 с.

93. Кестинг Р. Синтетические полимерные мембраны: структурный аспект. / Р. Кестинг. М.: Химия, 1991. - 33 с.

94. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей / Б.И. Степанов.-М.: Химия, 1984.-435 с.

95. Лабораторный практикум по синтезу промежуточных продуктов и красителей: Учеб. Пособие для вузов / ред. А.В. Ельцова. Л.: Химия, 1985. - 352 с.

96. Саввин С.Б. Арсеназо III / С.Б. Саввин. М.: Атомиздат, 1966. - 256 с.

97. Бейтс Р. Определение рН. Теория и практика / Р. Бейтс. Л.: Химия, 1968. -400 с.

98. Катеман Г. Контроль качества химического анализа / Г. Катеман, Ф.В. Пийперс. Ч., 1989.-448 с.

99. Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического анализа/А.К. Чарыков. Л., 1984. - 168 с.

100. Руководство по аналитической химии / Пер. с нем. под ред. Ю.А. Клячко. -М., 1975.-462 с.

101. Буйташ П. Обеспечение качества результатов химического анализа / П. Буйташ, Н.М. Кузьмин, Л. Лейстнер. М., 1993. - 165 с.

102. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии / В.В. Кафаров. М., 1985. - С. 54.

103. Гершкович А.А. Химический синтез пептидов / А.А. Гершкович, В.К. Кибирев. Киев: Наукова Думка, 1992. - 360 с.

104. Энциклопедия полимеров. М.: 1977. - Т. 3. - С. 533-547.

105. Корреляции и прогнозирование аналитических свойств органических реагентов и хелатных сорбентов / ред. Н.Н. Басаргин, Э.И.Исаев. М.: Наука, 1986.-200 с.

106. Bahman G.B. A new method of preparing substituted vinyl compounds. De-polimerization of vinil polymers / G.B. Bahman, H. Hellman, K.R. Robinson, R.W. Finholt, E.J. Kahler // J. Org. Chem. 1947, V. 12,№ 1,-P. 108-121.

107. Херинг P. Хелатообразующие ионообменники / P. Херинг. M.: Мир, -1971.-279 с.

108. Химические реакции полимеров / ред. Е. Феттеса. М.: Мир, 1967. - Т.1. -500 с.

109. Синявский В.Г., Сб. Методы получения химических реактивов и препаратов /В.Г. Синявский, М.Я. Романкевич. -М., 1964.-Вып. 9.-с. 17-21.

110. Лисицин В.Н. Химия и технология промежуточных продуктов / В.Н. Ли-сицин. М.: Химия, - 1987. - 368 с.л I л

111. Саввин С.Б. Органические реагенты для определения Ва и БОГ / С.Б. Саввин, Т.Г. Акимова, В.П. Дедкова. М.: Наука, - 1971. - 192 с.

112. Кудрявцев В.А. Сорбция цветных металлов кремнеземами с привитыми органическими соединениями / В.А. Кудрявцев, Г.В. Лисичкин, В.М. Иванов //Журн. аналит. химии. 1983. - Т. 38, № 1. - С. 22-32.

113. Салдадзе К.М. Комплексообразующие иониты / К.М. Салдадзе, В.Д. Ко-пылова-Валова. М.: Химия, - 1980. - 336 с.

114. Герасимов Б.И. Оптимальное проектирование первичных измерительных преобразователей аналитических приборов / Б.И. Герасимов, А.В. Казаков // Метрология. 1979.-№ 11.-С. 52-57.

115. Азизов A.M. Точность измерительных преобразователей / A.M. Азизов, А.Н. Гордов. Л., 1975. - 256 с.

116. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств / М.В. Кулаков. М., 1974. - 464 с.

117. Юревич Е.М. Теория автоматического управления / Е.М. Юревич. М., 1975.-380 с.

118. Кузнецов В.В. Специфика поведения органических реагентов в неводных средах / В.В. Кузнецов // Журн. аналит. химии. 1990. - Т. 45, № 9. - С. 1704-1718.

119. Кузнецов В.В. Особенности стабилизации комплексов гетероароматиче-ских сульфонатов с барием в водно-ацетоновых растворах /В.В. Кузнецов, J1.M. Якубович // Тез. докл. 17 Всес. Чугаев. совещ. по химии комплексных соед. Минск, 1990. - Часть 2. - С. 219.

120. Михайлов О.В. Желатин иммобилизованные металлокомплексы / О.В. Михайлов. - М.: Научный мир - 2004. - 236 с.

121. Ramachadran G.N. Intact collagen/ G.N. Ramachadran // Treatise on Collagen, N.Y.: Academic Press. 1967. - V. 1. - P. 187.

122. Энциклопедия полимеров / под ред. Кабанова. М.: Советская энциклопедия. - 1997.

123. Федер Е. Фракталы/Е. Федер.-М.: Мир 1991.-260 с.

124. Light L.B. How does absorption intensity depend on molecular size? / L.B. Light, J.S. Huebner, R.A. Vergenz// J. chem. educ. 1994. - V. 71, № 2 - P. 105 -108.

125. Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений / И.М. Коренман. М.: Химия - 1970. - 334 с.

126. Марк Г. Кинетика в аналитической химии / Г. Марк, Г. Рехниц. М. -1972.-368 с.

127. ГОСТ. Р. ИСО 5725-1-6-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений.

128. Рекомендации и номенклатурные правила ИЮПАК по химии М.: Наука, 2004.- 158 с.