Voltammetric estimation of the content of antibiotics in veterinary preparations

The voltammetric method for determination of tylosin tartrate, gentamicin sulfate, and cefalexin in veterinary preparations was for the first time developed. Electrochemical behavior of these antibiotics on the mercury film electrode was studied, and the working conditions (background electrolyte, deposition potential) were defined for getting analytical signals using the voltammetr

Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil by gas chromatography - mass-spectrometry

Для определения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в почве наиболее перспективным представляется метод газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС). В работе изучены оптимальные условия и предложен алгоритм пробоподготовки образцов почвы с последующей идентификацией и измерением концентрации данных экотоксикантов в них указанным методом. Установлено, что из трёх исследованных экстрагентов (гексан, хлористый метилен, изопропанол), наиболее подходящим для извлечения ПАУ ожидаемо является гексан. Рабочее время экстракции составило 1 час при температуре 68 °С (температура кипения гексана). Степень извлечения - 97 %. Сокращено число используемых реактивов (высокотоксичные или дорогостоящие растворители и стандарты) и расширен диапазон определяемых содержаний ПАУ по сравнению с существующими нормативными документами за счет сканирования по ионам с массами, соответствующим массам молекулярных ионов нафталина ( m/z = 128), фенантрена и антрацена ( m/z = 178) и пирена ( m/z = 202). Погрешность определения полициклических ароматических углеводородов составляет не более 10 %. Применимость и проверка правильности предлагаемой методики определения ПАУ в почвах продемонстрирована на образцах, отобранных в районах г. Томска с различной экологической нагрузкой.Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are carcinogenic toxicants that accumulate well in soil. Several different techniques for qualitative and quantitative determination of PAHs exist today, but all of them have their drawbacks outlined in the present article. Therefore, a new methodology was developed for qualitative and quantitative determination of PAHs in soil by gas chromatography with mass spectrometric detection (GC-MS). It includes stages of sample preparation and analysis. The selection of optimal conditions for the identification of PAHs was carried out on four light PAHs (naphthalene, phenanthrene, anthracene and pyrene), as they have relatively low levels of carcinogenicity. The developed method is highly sensitive (detection limit of PAHs is 2∙10⁻³ µg/kg), fast and convenient for routine analyses. The range of concentrations of PAHs, which allows defining this technique as quite wide range (from 2 ng/kg to 4 mg/kg), was determined using the real samples of soil that had been selected in the city of Tomsk regions with different environmental pressures. The obtained experimental data allowed detecting and explaining some predictabilities of accumulation of PAHs in soils. In particular, the dependence of the concentration of PAHs from the environmental pressure in a certain area was demonstrated

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЗОЛОТОМ И СОЛЯМИ АРЕНДИАЗОНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ И РТУТИ В ВОЛОСАХ ЧЕЛОВЕКА

Current article presents the results of using a solid carbon-containing electrochemical sensor modified with arenediazonium salts (ME-ADT-COOH) for the joint determination of copper and mercury in human hair. The sensitivity of the determination of copper and mercury ions using a graphite electrode modified with gold and arenediazonium salts with a substituent carboxy group is higher compared to the other carbon-containing modified electrodes. The influence of the concentration of arenediazonium tosylates with various substituents on the obtained analytical signal was studied. The conditions for the manufacturing the new carbon-containing modified electrochemical sensor have been developed. The effective surface area of the modified electrode was calculated, which was estimated using a cyclic voltammogram against the background of 0.1 M KCl with the addition of potassium hexacyanoferrate (С=5*10-4mol/l) salts and calculated using the Randles-Ševčík equation for the reversible electrode process. A linear range of determined concentrations in the voltametric determination of microelements on the arendiazonium-modified gold-graphite electrode was established - from 0.1 to 12 µg/g. The error of the determination did not exceed 25 %. The correctness of the results of the determination of copper and mercury in real objects by the “introduced-found” method, which correlates well with the known values, has been verified.Keywords: voltammetry, modifier, arenediazonium tosylates, gold-graphite electrode, copper, mercury, hairDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.2.004G.B. Slepchenko, M.S. Ostapenko, Yu.A. Akeneev, E.S. MoiseevaNational Research Tomsk Polytechnic University,Lenina Avenue, 30, Tomsk, 634050, Russian FederationПредставлены результаты использования твердого углеродсодержащего электрохимического сенсора, модифицированного солями арендиазония (МЭ-ADT-СООН), для совместного определения меди и ртути в волосах человека. Чувствительность определения ионов меди и ртути с использованием графитового электрода, модифицированного золотом и арендиазониевыми солями с заместителем карбокси-группой, выше по сравнению с другими углеродсодержащими модифицированными электродами. Изучено влияние концентрации тозилатов арендиазония с различными заместителями на получаемый аналитический сигнал. Разработаны условия изготовления нового углеродсодержащего модифицированного электрохимического сенсора. Произведен расчет эффективной площади поверхности модифицированного электрода, которая оценивалась с помощью циклической вольтамперограммы на фоне 0.1 M KCl с добавкой солей гексацианоферрата калия (С = 5·10-4 моль/л) и рассчитывалась с использованием уравнения Рэндлса-Шевчика для обратимого электродного процесса. Установлен линейный диапазон определяемых концентраций при вольтамперометрическом определении микроэлементов на модифицированном арендиазонием золото-графитовом электроде – от 0.1 до  12 мкг/г. Погрешность их определения не превышала 25 %. Проверена корректность результатов определения меди и ртути в реальных объектах методом «введено-найдено», хорошо коррелирующего с известными значениями.Ключевые слова: вольтамперометрия, модификатор, арендиазоний тозилат, органо-модифицированный электрод, медь, ртуть, волосыDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.2.00

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЛОНАЛА И БЕНЗОНАЛА В ТАБЛЕТИРОВАННЫХ ФОРМАХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ МЕТОДОМ ИНВЕРСИОННОЙ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИИ

A possibility of applying the stripping voltammetry method for the determination of benzylated derivatives of phenobarbital (benzonal and halonal) in tableted forms of medicinal drugs was shown. The regularities of the physicochemical behavior of the barbiturates on the glassy carbon electrode depending on the pH of the solution were studied, and the following accumulation parameters with an analytical value were estimated: the range of variation in the accumulation potential and the accumulation time as well as the voltammetric mode. It was established that the character of the dependence of the magnitude of the electroreduction currents of the barbiturates studied had an adsorption character. The following working conditions were established: the background electrolyte was 0.1 M solutions of Na2SO3 or 0.1 M NaH2PO4, the accumulation potential was -0.6 V, the accumulation time was 30 s, the cathode differential-impulse sweep of the potentials was at the speed of 50 mV / s. A possible interfering effect of auxiliary substances of tableted forms on the voltammetric signal of halonal and benzonal was investigated: under the conditions of real contents of auxiliary and basic components of the tableted form the error in determining the halonal (benzonal) was 3-5% and did not exceed the error of the method. The methods of analysis of tableted forms of medicinal drugs for the content of halonal and benzonal by the method of differential-pulse voltammetry had been developed. The verification of the correctness of the developed algorithm was carried out by the " introduced-found" method. The analysis time of one sample, considering the sample preparation, did not exceed 15 minutes. The detection limit Cmin = 0.33 mg/l, limit of determination Сlim = 1.32 mg/l, and the range of determined concentrations - 2-200 mg/l were determined. The calculation of the basic metrological indices was carried out including the computation of indices of correctness, intralaboratory precision and repeatability.Keywords: Halonal, benzonal, barbituric acid, stripping voltammetry, glassy carbon electrode, dosage form, method of determination(Russian) DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.2.011O.L. Mezentseva, G.B. Slepchenko, V.D. Filiminov, E.V. Miheeva, G.A. ArbitTomsk Polytechnic University, Lenin av., 30, Tomsk, 634050, Russian FederationПоказана возможность применения метода инверсионной вольтамперометрии для определения бензоилированных производных фенобарбитала (бензонал и галонал) в таблетированных формах лекарственных препаратов.  Изучены закономерности физико-химического поведения определяемых барбитуратов на стеклоуглеродном электроде в зависимости от рН раствора и оценены параметры накопления, имеющие аналитическое значение: диапазон изменения потенциала накопления и времени накопления, режим полярографирования. Найдено, что характер зависимости величины токов электровосстановления изучаемых барбитуратов носит адсорбционный характер. Установлены рабочие условия измерений: фоновый электролит – 0.1 М растворы Na2SO3 или 0.1 М NaH2PO4, потенциал накопления – -0.6 В, время накопления 30 с, катодная дифференциально-импульсная развертка потенциалов, со скоростью 50 мВ/с. Проведено исследование возможного мешающего влияния вспомогательных веществ таблетированных форм на вольтамперометрический сигнал галонала и бензонала: в условиях реальных содержаний вспомогательных и основных компонентов таблетированной формы, погрешность определения галонала (бензонала) составляет 3-5 % и не превышает погрешности метода. Разработаны методики анализа таблетированных форм лекарственных препаратов на содержание галонала и бензонала методом дифференциально-импульсной вольтамперометрии.  Проверка правильности разработанного алгоритма методики проведена методом «введено-найдено». Время анализа одной пробы с учетом пробоподготовки не превышает 15 минут. Определены: предел обнаружения Сmin = 0.33 мг/л, предел определения Сlim = 1.32 мг/л, диапазон определяемых концентраций – 2-200 мг/л; проведен расчет основных метрологических показателей: показатель правильности, внутрилабораторной прецизионности, повторяемости.   Ключевые слова: Галонал, бензонал, барбитуровая кислота, инверсионная вольтамперометрия, стеклоуглеродный электрод, лекарственная форма, методика определенияDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.2.01

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОФЕИНА В НАПИТКАХ МЕТОДОМ ВОЛЬТАМПМЕРОМЕТРИИ НА УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ЭЛЕКТРОДАХ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ АРИЛДИАЗОНИЕВЫМИ СОЛЯМИ

The method of carbon containing electrode (CCE) modification with tosylated arendiazonium salts (ADT) was proposed for the voltammetric (VA) determination of caffeine in beverages. The comparison of chemical spontaneous and electrochemical modification approaches was carried out for ADT modified CCE for VA caffeine determination for the first time. A new class of ADT is characterized by high solubility and stability for one month that plays significant role in the process of electrode surface modification. Salts with nitro and carboxy substituents were tested. The optimal conditions for the spontaneous chemical modification of the CCE were selected: ADT modifier with NO2 substituent, electrode immersion time in the modifier solution for 10 seconds, modifier concentration of 5 mg / dm3. ADT deposition on the electrode surface was confirmed by the IR spectroscopy and scanning electron microscopy with the formation of covalent bonds between the carbon atoms of electrode surface and the benzene rings of the modifier. It was shown that the electroactive surface area increases by two times after the modification. Consequently, the technique sensitivity increasing the detection limit of 51 mg / dm3 and linear range extension from 154 up to 500 mg / dm3 was observed. While applying the modified electrode, the analysis time was reduced to 15 minutes. Furthermore, the suitability of CCE modified with NO2 substituent was tested for the analytical purposes. As a result, the caffeine was determined in some tonic and carbonated drinks. The comparison of the results obtained by the proposed method with ADT modified CCE and the level declared by the manufacturer was carried out. The high compliance was established. In addition, the obtained data was consistent with the results by the independent spectrophotometric method.Keywords: caffeine, diazonium aromatic salts, modifier, carbon-containing electrode, voltammetry, spontaneous modification, SEM, IR spectroscopy, cyclic voltammetry  DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.24.1.007E.V. Dorozhko, A.O. Gusar, E.A. Bedareva, G.B. Slepchenko, M.E. Trusova, E.I. Korotkova National Research Tomsk Polytechnic University,Lenina prosp., 30, Tomsk, 634050, Russian FederationПредложен способ модификации углеродсодержащих электродов (УСЭ) тозилатными солями арендиазония (АДТ) с нитро- и карбоксизаместителями для вольтамперометрического (ВА) определения кофеина в напитках. Впервые проведено сравнение спонтанного химического и электрохимического способов модификации УСЭ АДТ для ВА определения кофеина. Новый класс АДТ обладает хорошей растворимостью, стабильностью в течение одного месяца, что играет немаловажную роль в процессе модификации поверхностей электродов. Подобраны оптимальные условия спонтанной химической модификации УСЭ: модификатор АДТ с NO2-заместителем, время погружения электрода в раствор модификатора − 10 с, концентрация модификатора − 5 мг/дм3. Методами инфракрасной спектроскопии (ИК-спектроскопии) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) подтверждено закрепление АДТ на поверхности УСЭ с образованием ковалентных связей между атомами углерода электродной поверхности и бензольными кольцами модификатора. Показано, что после модификации площадь электроактивной поверхности увеличивается в два раза. В результате этого наблюдается возрастание чувствительности определения кофеина с пределом обнаружения 51 мг/дм3 и расширение диапазона определяемых концентраций: 154-500 мг/дм3. При использовании модифицированного электрода время анализа сократилось до 15 минут. Кроме этого, наблюдалась стабильность поверхности электрода без обновления в течение недели. При апробации пригодности для аналитических целей УСЭ, модифицированного АДТ с NO2-заместителем, проведено определение кофеина в некоторых тонизирующих и газированных напитках. Полученные значения содержания кофеина в напитках разработанным методом с использованием УСЭ, модифицированного спонтанным химическим способом АДТ с NO2-заместителем, наглядно демонстрируют соответствие значениям, заявленным производителем, а также согласуются с результатами независимого спектрофотометрического метода. Ключевые слова: кофеин, ароматические соли диазония, модификатор, углеродсодержащий электрод, вольтамперометрия, спонтанная модификация, СЭМ, ИК-спектроскопия, циклическая вольтамперометрияDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.24.1.00

Electrochemical sensor modified with gold and arenediazonium salts for the determination of copper and mercury in human’s hair

Представлены результаты использования твердого углеродсодержащего электрохимического сенсора, модифицированного солями арендиазония (МЭ-ADT-СООН), для совместного определения меди и ртути в волосах человека. Чувствительность определения ионов меди и ртути с использованием графитового электрода, модифицированного золотом и арендиазониевыми солями с заместителем карбокси-группой, выше по сравнению с другими углеродсодержащими модифицированными электродами. Изучено влияние концентрации тозилатов арендиазония с различными заместителями на получаемый аналитический сигнал. Разработаны условия изготовления нового углеродсодержащего модифицированного электрохимического сенсора. Произведен расчет эффективной площади поверхности модифицированного электрода, которая оценивалась с помощью циклической вольтамперограммы на фоне 0.1 M KCl с добавкой солей гексацианоферрата калия ( С = 5·10-4 моль/л) и рассчитывалась с использованием уравнения Рэндлса-Шевчика для обратимого электродного процесса. Установлен линейный диапазон определяемых концентраций при вольтамперометрическом определении микроэлементов на модифицированном арендиазонием золото-графитовом электроде - от 0.1 до 12 мкг/г. Погрешность их определения не превышала 25 %. Проверена корректность результатов определения меди и ртути в реальных объектах методом «введено-найдено», хорошо коррелирующего с известными значениями.Current article presents the results of using a solid carbon-containing electrochemical sensor modified with arenediazonium salts (ME-ADT-COOH) for the joint determination of copper and mercury in human hair. The sensitivity of the determination of copper and mercury ions using a graphite electrode modified with gold and arenediazonium salts with a substituent carboxy group is higher compared to the other carbon-containing modified electrodes. The influence of the concentration of arenediazonium tosylates with various substituents on the obtained analytical signal was studied. The conditions for the manufacturing the new carbon-containing modified electrochemical sensor have been developed. The effective surface area of the modified electrode was calculated, which was estimated using a cyclic voltammogram against the background of 0.1 M KCl with the addition of potassium hexacyanoferrate (С=5*10-4mol/l) salts and calculated using the Randles-Ševčík equation for the reversible electrode process. A linear range of determined concentrations in the voltametric determination of microelements on the arendiazonium-modified gold-graphite electrode was established - from 0.1 to 12 µg/g. The error of the determination did not exceed 25 %. The correctness of the results of the determination of copper and mercury in real objects by the “introduced-found” method, which correlates well with the known values, has been verified.Исследования и эмпирические расчеты проводятся в рамках гранта «Программы повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета». Работа выполнена при поддержке Государственного задания «Наука» (база) № 20.0025.ГЗБ.2020. Некоторые исследования проводилисьс использованием средств центра коллективного пользования ТПУ «Физико-химические методы анализа.The research and empirical calculations were carried out as part of the Tomsk Polytechnic University Competitiveness Enhancement Program grant. The research was supported by State “Science” (base) assignment No 20.0025.GZB.2020. Some research was carried out by using the center of shared use facilities of TPU′s “Physical and chemical methods of analysis”

Determination of halonal and benzonal in tableted forms of medicinal drugs using the stripping voltammetry

A possibility of applying the stripping voltammetry method for the determination of benzylated derivatives of phenobarbital (benzonal and halonal) in tableted forms of medicinal drugs was shown. The regularities of the physicochemical behavior of the barbiturates on the glassy carbon electrode depending on the pH of the solution were studied, and the following accumulation parameters with an analytical value were estimated: the range of variation in the accumulation potential and the accumulation time as well as the voltammetric mode. It was established that the character of the dependence of the magnitude of the electroreduction currents of the barbiturates studied had an adsorption character. The following working conditions were established: the background electrolyte was 0.1 M solutions of Na2SO3 or 0.1 M NaH2PO4, the accumulation potential was -0.6 V, the accumulation time was 30 s, the cathode differential-impulse sweep of the potentials was at the speed of 50 mV / s. A possible interfering effect of auxiliary substances of tableted forms on the voltammetric signal of halonal and benzonal was investigated: under the conditions of real contents of auxiliary and basic components of the tableted form the error in determining the halonal (benzonal) was 3-5% and did not exceed the error of the method. The methods of analysis of tableted forms of medicinal drugs for the content of halonal and benzonal by the method of differential-pulse voltammetry had been developed. The verification of the correctness of the developed algorithm was carried out by the " introduced-found" method. The analysis time of one sample, considering the sample preparation, did not exceed 15 minutes. The detection limit Cmin = 0.33 mg/l, limit of determination Сlim = 1.32 mg/l, and the range of determined concentrations - 2-200 mg/l were determined. The calculation of the basic metrological indices was carried out including the computation of indices of correctness, intralaboratory precision and repeatability.Показана возможность применения метода инверсионной вольтамперометрии для определения бензоилированных производных фенобарбитала (бензонал и галонал) в таблетированных формах лекарственных препаратов. Изучены закономерности физико-химического поведения определяемых барбитуратов на стеклоуглеродном электроде в зависимости от рН раствора и оценены параметры накопления, имеющие аналитическое значение: диапазон изменения потенциала накопления и времени накопления, режим полярографирования. Найдено, что характер зависимости величины токов электровосстановления изучаемых барбитуратов носит адсорбционный характер. Установлены рабочие условия измерений: фоновый электролит - 0.1 М растворы Na2SO3 или 0.1 М NaH2PO4, потенциал накопления - -0.6 В, время накопления 30 с, катодная дифференциально-импульсная развертка потенциалов, со скоростью 50 мВ/с. Проведено исследование возможного мешающего влияния вспомогательных веществ таблетированных форм на вольтамперометрический сигнал галонала и бензонала: в условиях реальных содержаний вспомогательных и основных компонентов таблетированной формы, погрешность определения галонала (бензонала) составляет 3-5 % и не превышает погрешности метода. Разработаны методики анализа таблетированных форм лекарственных препаратов на содержание галонала и бензонала методом дифференциально-импульсной вольтамперометрии. Проверка правильности разработанного алгоритма методики проведена методом «введено-найдено». Время анализа одной пробы с учетом пробоподготовки не превышает 15 минут. Определены: предел обнаружения С min = 0.33 мг/л, предел определения С lim = 1.32 мг/л, диапазон определяемых концентраций - 2-200 мг/л; проведен расчет основных метрологических показателей: показатель правильности, внутрилабораторной прецизионности, повторяемости