ENANTIOSELECTIVE VOLTAMMETRIC SENSOR FOR THE IDENTIFICATION OF MEDICINAL PRODUCTS ON THE BASIS OF PROPRANOLOL STERIOISOMERS

Electrochemical methods, in particular voltammetry, differ by rapidity, simplicity of experiment, rather low cost of devices and, as a result, of analysis in general. A promising direction in voltammetry is the fabrication and practical use of hemically modified electrodes. On their basis analysts have developed sensors, with which a great number of medicinal compounds were determined. These sensors have recently found application in multisensor voltammetric systems like electronic tongue, which ensure not only the identification of medicinal preparations, but also the revelation of their conformity to the standard samples and of the manufacturing company

Electric-Field-Induced Mott Insulating States in Organic Field-Effect Transistors

We consider the possibility that the electrons injected into organic field-effect transistors are strongly correlated. A single layer of acenes can be modelled by a Hubbard Hamiltonian similar to that used for the kappa-(BEDT-TTF)(2)X family of organic superconductors. The injected electrons do not necessarily undergo a transition to a Mott insulator state as they would in bulk crystals when the system is half-filled. We calculate the fillings needed for obtaining insulating states in the framework of the slave-boson theory and in the limit of large Hubbard repulsion, U. We also suggest that these Mott states are unstable above some critical interlayer coupling or long-range Coulomb interaction.Comment: 9 pages, 7 figure

VOLTAMPEROMETRIC DETERMINATION OF TRYPTOPHAN POLYARYLENEPHTHALIDE MODIFIED GLASSY CARBON ELECTRODE

Electrochemical behavior of the sulfur-containing aminoacids - tryptophan on glassy carbon electrodes modified by polyarelenephthalide was studied. The optimum conditions of registration of the voltamperograms were selected

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНАНТИОМЕРОВ ПРОПРАНОЛОЛА В МОДЕЛЬНЫХ РАСТВОРАХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ

The possibilities of new voltammetric sensors based on glassy carbon electrodes modified by the composites of polyarylenephthalide with melamine, cyanuric acid, α- and β-cyclodextrins for the determination of propranolol enantiomers in the model solutions of pharmaceutical and biological fluids were studied. The electrochemical and analytical characteristics of voltammograms of propranolol enantiomers and their pharmaceutical dosage forms on the modified electrodes were obtained. The voltamperograms of the propranolol enantiomers on these electrodes differ among themselves both in the values of the instantaneous currents and in the potentials of oxidation. The proposed sensors allowed determining the propranolol enantiomers in a racemic mixture and in a mixture with the predominance of one of the enantiomers. The dependence of the analytical signal on the concentration of propranolol was linear in the range from 0.021 to 0.675 mM, the detection limit was (5.28÷8.37)×10-6М in the solutions of enantiomers and (2.75÷5.57)×10-5М in pharmaceutical dosage forms respectively. The relative standard deviation for the pure solutions of propranolol enantiomers ranged from 0.011 to 0.064, and for pharmaceutical dosage forms of propranolol it ranged from 0.022 to 0.109. The auxiliary substances did not have a significant interfering effect. The developed enantioselective sensors were used for the determination of propranolol enantiomers in the biological fluids. The statistical evaluation of the results by the "spiked -found" method indicated that there was no significant systematic error. The relative standard deviation in the determination of propranolol enantiomers ranged from 0.071 to 0.109 in the urine, and from 0.116 to 0.146 in the plasma.Keywords: enantiomers, propranolol, voltammetry, polyarylenephthalide, melamine, cyanuric acid, cyclodextrins, composite electrodes, auxiliary substances, biological fluids DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.3.012(Russian)R.A. Zilberg, Yu.A. Yarkaeva, Yu.R. Provorova, V.Yu. Gus’kov, V.N. MaistrenkoBashkir State University, Zaki Validi str. 32, Ufa, 450076, Russian FederationНовые вольтамперометрические сенсоры на основе стеклоуглеродных электродов, модифицированных композитами полиариленфталида с меламином, циануровой кислотой, α- и β-циклодекстринами, применены для определения энантиомеров пропранолола в рацемических смесях, модельных растворах лекарственных форм, плазме крови и моче. Изучены электрохимические и аналитические характеристики предложенных сенсоров при регистрации дифференциально-импульсных вольтамперограмм энантиомеров пропранолола. На полученных вольтамперограммах наблюдаются различия между энантиомерами пропранолола как по величинам мгновенных токов, так и по потенциалам окисления. Предложенные сенсоры позволяют проводить определение энантиомеров пропранолола в рацемической смеси и в смеси с преобладанием одного из энантиомеров. Изучено также влияние присутствующих в лекарственных формах в различных сочетаниях и концентрациях вспомогательных веществ на чувствительность сенсоров к энантиомерам пропранолола. Показано, что зависимость аналитического сигнала от концентрации линейна в диапазоне от 0.021 до 0.675 мМ с пределами обнаружения (5.28÷8.37)·10-6 М и (2.75÷5.57)·10-5 М в исходных растворах и модельных растворах лекарственных формах соответственно. Относительное стандартное отклонение для модельных растворов энантиомеров пропранолола изменяется в пределах от 0.011 до 0.064, а для лекарственных форм – от 0.022 до 0.109, вспомогательные вещества не оказывают существенного мешающего влияния на результаты определений. Относительное стандартное отклонение при определении энантиомеров пропранолола в моче изменяется в пределах 0.071 – 0.109, а в плазме крови – от 0.116 до 0.146. Статистическая оценка результатов определений методом «введено-найдено»        свидетельствует об отсутствии значимой систематической погрешности.Ключевые слова: энантиомеры, пропранолол, вольтамперометрия, полиариленфталид, меламин, циануровая кислота, циклодекстрины, композитные электроды, вспомогательные вещества, биологические жидкостиDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2018.22.3.01

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКАЯ МУЛЬТИСЕНСОРНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОЛИАРИЛЕНФТАЛИДАМИ СТЕКЛОУГЛЕРОДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАРФАРИНА

Voltammetric sensors and sensory system based on glassy carbon electrodes modified by polyarylenephthalides (chlorinated polyphthalidylidenefluorene, polyphthalidylidene diphenyl and brominated polyphthalidylidene diphenyl) were developed for the recognition and determination of warfarin. The electrochemical and analytical characteristics of the sensors were studied. The optimal conditions for recording voltammograms of warfarin oxidation were established: the range of working potentials was 0.5 ÷ 1.2 V, scan rate was 20 mVs-1, the electrode holding time in the analyzed solution was 30s, and the pH of the supporting electrolyte was 6.86 (Na2HPO4 + KH2PO4). Using the values of the slope of the dependence log ip = log v + const (Δlg ip / Δlg v = 0.7 ÷ 0.9), it was found that the rate-controlling step of warfarin oxidation was the depolarizer adsorption on the surface of the polymer modifier. The linear range of the dependence of the maximum of warfarin oxidation peak on the concentration was 0.3×10-6 ÷ 0.5×10-3 М. Using the “added-found” method, the accuracy of determining the warfarin content in the model solutions was evaluated. The relative standard deviation and relative measurements error didn’t exceed 4.63% and 11.1% respectively. By the means of chemometrics methods (principal components analysis and SIMCA) the possibility of the recognition of warfarin preparations without isolating the active substances in dosage forms was shown, which made it possible to distinguish pharmaceutical preparations from the different manufacturers. At the same time, the sample preparation procedure was significantly simplified, and the cost and time of the analysis were reduced. It was also shown that the use of the multisensory system of the “electronic tongue” type significantly increased the percentage of correctly recognized samples in comparison to the registration of voltammograms on the single sensor. The proportion of correctly recognized samples was 97-100%.Keywords: warfarin, voltammetry, polyarylenephthalide, modified electrodes, sensor system(Russian) DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.003R.A. Zilberg, Yu.A. Yarkaeva, D.I. Dubrovsky, L.R. Zagitova, V.N. MaistrenkoBashkir State University, Department of Chemistry,32, Validy Str., Ufa, 450076, Russian FederationРазработаны вольтамперометрические сенсоры и сенсорная система на основе стеклоуглеродных электродов, модифицированных полиариленфталидами – хлорированными полифталидилиденфлуореном, полифталидилидендифенилом и бромированным полифталидилидендифенилом, для распознавания и определения варфарина. Изучены электрохимические и аналитические характеристики сенсоров. Установлены оптимальные условия регистрации вольтамперограмм варфарина: диапазон рабочих потенциалов 0.5 ÷ 1.2 В, скорость развертки потенциалов 20 мВ/с, время выдерживания электрода в анализируемом растворе 30 с, pH фонового электролита 6.86 (Na2HPO4 + KH2PO4). По  значениям тангенса угла наклона зависимости lg ip = lg v + const (Δlg ip/Δlg v = 0.7÷ 0.9) установлено, что лимитирующей стадией процесса окисления варфарина является преимущественно адсорбция деполяризатора на поверхности полимерного модификатора. Линейный характер зависимости максимального тока окисления варфарина от концентрации сохраняется в диапазоне 0.3·10-6 ÷ 0.5·10-3 М. При определении содержания варфарина в модельных растворах методом «введено-найдено», относительное стандартное отклонение не превышает 4.6 %, относительная погрешность не превышает 11.1 %. С использованием методов хемометрики: метода главных компонент (МГК) и метода формального независимого моделирования аналогий классов (SIMCA) показана возможность распознавания препаратов варфарина без выделения действующих веществ в лекарственных формах, что позволяет различать лекарственные средства различных производителей. При этом заметно упрощается процедура пробоподготовки, снижаются стоимость и время анализа. Показано, что использование мультисенсорной системы типа «электронный язык» существенно повышает процент правильно распознанных образцов по сравнению с регистрацией вольтамперограмм на одном сенсоре. Доля правильно распознанных образцов составляет 97-100 %.Ключевые слова: варфарин, вольтамперометрия, полиариленфталид, модифицированные электроды, сенсорная системаDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.00

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СЕНСОР НА ОСНОВЕ АМИНОКИСЛОТНОГО КОМПЛЕКСА МЕДИ (II) ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНАНТИОМЕРОВ ТРИПТОФАНА

A voltammetric sensor based on a composite of polyarylene phthalide and graphitized carbon black Carboblack C modified with chelate complexes of L-argenato-L-alaninate of copper (II) has been developed for the recognition and selective determination of tryptophan enantiomers. The conditions for modifying the sensor are optimized, the effective surface area (A = 4.38 ± 0.06 mm2) and the effective resistance (Ret = 1.29 ± 0.08 kΩ) are calculated. The optimal conditions for recording voltammograms of tryptophan enantiomers are selected: the range of operating potentials is 0.5-1.2 V, the potential sweep rate is 20 mV/s, the holding time of the electrode in the test solution is 5 s. The electrochemical and analytical characteristics of the sensor were studied when registering differential pulse voltammograms of tryptophan enantiomers. It is shown that the dependence of the analytical signal on the concentration is linear in the range from 1.25·10-6 to 1·10-3 M with detection limits of 0.90·10-6 M for L-Trp and 0.66·10-6 M for D-Trp. The developed sensor shows the greatest sensitivity to D-Trp. The sensor has been successfully tested to determine the content of L- and D-Trp in enantiomer solutions in the presence of excipients that are part of medicines and biologically active additives. The proposed sensor allows the determination of tryptophan enantiomers in human urine and blood plasma. To evaluate the analytical capabilities of the sensor, the "entered-found" method was used. When determining tryptophan enantiomers in model solutions, the relative standard deviation does not exceed 2.3 %, and the relative error is 1.7 %. When determining D- and L-Trp in biological fluids, the relative standard deviation ranges from 0.3-1.7 %, and the relative error ranges from 0.3-5.6 %. The research results show that there is no significant systematic error.Keywords: voltammetry, modified electrodes, enantiomers, amino acids, tryptophan, polyarylenephthalide, biologically active additives, sports nutrition. DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.3.006R.A. Zilberg, Yu.B. Teres, L.R. Zagitova, Yu.A. Yarkaeva, T.V. Berestova  Bashkir State University, Department of Chemistry,Validy Str., 32, Ufa, 450076, Russian FederationРазработан вольтамперометрический сенсор на основе композита полиариленфталида (ПАФ) и графитированной сажи Carboblack C, модифицированной хелатными комплексами L-аргенато-L-аланинат меди (II), для распознавания и селективного определения энантиомеров триптофана (Трп). Оптимизированы условия модифицирования сенсора, рассчитана площадь эффективной поверхности (А = 4.38 ± 0.06 мм2) и сопротивление переноса электрона (Ret= 1.29 ± 0.08 кОм). Подобраны оптимальные условия регистрации вольтамперограмм энантиомеров Трп: диапазон рабочих потенциалов 0.5-1.2 В, скорость сканирования потенциала 20 мВ/с, время выдерживания электрода в исследуемом растворе 5 с. Изучены электрохимические и аналитические характеристики сенсора при регистрации дифференциально-импульсных вольтамперограмм (ДИВ) энантиомеров Трп. Показано, что зависимость аналитического сигнала от концентрации L-Трп и D-Трп линейна в диапазоне от 1.25·10-6 до 1.00·10-3 М с пределами обнаружения (ПО) 0.90·10-6 М для L-Трп и 0.66·10-6 М для D-Трп. Наибольшую чувствительность разработанный сенсор проявляет к D-Трп. Сенсор успешно апробирован для определения содержания L- и D-Трп в растворах энантиомеров в присутствии вспомогательных веществ, входящих в состав лекарственных препаратов и биологически активных добавок. Предложенный сенсор позволяет проводить определения энантиомеров Трп в моче и плазме крови человека. Для оценки правильности определения D- и L-Трп использован метод "введено-найдено". При определении энантиомеров Трп в модельных растворах (n = 5; P = 0.95) относительное стандартное отклонение не превышает 2.3 %, а относительная погрешность – 1.7 %. При определении D- и L-Трп в биологических жидкостях (n = 5; P = 0.95) относительное стандартное отклонение колеблется в пределах 0.3-1.7 %, а относительная погрешность в пределах 0.3-5.6 %. Результаты исследований показывают отсутствие значимой систематической погрешности.Ключевые слова: вольтамперометрия, модифицированные электроды, энантиомеры, аминокислоты, триптофан, полиариленфталид, биологически активные добавки, спортивное питаниеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.3.00

Voltammetric determination of propranolol enantiomers in the model solutions of pharmaceutical forms and biological fluids

The possibilities of new voltammetric sensors based on glassy carbon electrodes modified by the composites of polyarylenephthalide with melamine, cyanuric acid, ?- and ?-cyclodextrins for the determination of propranolol enantiomers in the model solutions of pharmaceutical and biological fluids were studied. The electrochemical and analytical characteristics of voltammograms of propranolol enantiomers and their pharmaceutical dosage forms on the modified electrodes were obtained. The voltamperograms of the propranolol enantiomers on these electrodes differ among themselves both in the values of the instantaneous currents and in the potentials of oxidation. The proposed sensors allowed determining the propranolol enantiomers in a racemic mixture and in a mixture with the predominance of one of the enantiomers. The dependence of the analytical signal on the concentration of propranolol was linear in the range from 0.021 to 0.675 mM, the detection limit was (5.28?8.37)?10-6М in the solutions of enantiomers and (2.75?5.57)?10-5М in pharmaceutical dosage forms respectively. The relative standard deviation for the pure solutions of propranolol enantiomers ranged from 0.011 to 0.064, and for pharmaceutical dosage forms of propranolol it ranged from 0.022 to 0.109. The auxiliary substances did not have a significant interfering effect. The developed enantioselective sensors were used for the determination of propranolol enantiomers in the biological fluids. The statistical evaluation of the results by the ""spiked -found"" method indicated that there was no significant systematic error. The relative standard deviation in the determination of propranolol enantiomers ranged from 0.071 to 0.109 in the urine, and from 0.116 to 0.146 in the plasma.Новые вольтамперометрические сенсоры на основе стеклоуглеродных электродов, модифицированных композитами полиариленфталида с меламином, циануровой кислотой, ?- и ?-циклодекстринами, применены для определения энантиомеров пропранолола в рацемических смесях, модельных растворах лекарственных форм, плазме крови и моче. Изучены электрохимические и аналитические характеристики предложенных сенсоров при регистрации дифференциально-импульсных вольтамперограмм энантиомеров пропранолола. На полученных вольтамперограммах наблюдаются различия между энантиомерами пропранолола как по величинам мгновенных токов, так и по потенциалам окисления. Предложенные сенсоры позволяют проводить определение энантиомеров пропранолола в рацемической смеси и в смеси с преобладанием одного из энантиомеров. Изучено также влияние присутствующих в лекарственных формах в различных сочетаниях и концентрациях вспомогательных веществ на чувствительность сенсоров к энантиомерам пропранолола. Показано, что зависимость аналитического сигнала от концентрации линейна в диапазоне от 0.021 до 0.675 мМ с пределами обнаружения (5.28?8.37)·10-6 М и (2.75?5.57)·10-5 М в исходных растворах и модельных растворах лекарственных формах соответственно. Относительное стандартное отклонение для модельных растворов энантиомеров пропранолола изменяется в пределах от 0.011 до 0.064, а для лекарственных форм - от 0.022 до 0.109, вспомогательные вещества не оказывают существенного мешающего влияния на результаты определений. Относительное стандартное отклонение при определении энантиомеров пропранолола в моче изменяется в пределах 0.071 - 0.109, а в плазме крови - от 0.116 до 0.146. Статистическая оценка результатов определений методом «введено-найдено» свидетельствует об отсутствии значимой систематической погрешности.Авторы благодарят Российский научный фонд (грант № 16–13–10257) за финансовую поддержку исследования.The authors are thankful to The Russian Science Foundation (grant № 16–13–10257) for the financial support of the present research

Voltammetric sensor based on the copper (II) amino acid complex for the determination of tryptophan enantiomers

Разработан вольтамперометрический сенсор на основе композита полиариленфталида (ПАФ) и графитированной сажи Carboblack C, модифицированной хелатными комплексами L-аргенато-L-аланинат меди (II), для распознавания и селективного определения энантиомеров триптофана (Трп). Оптимизированы условия модифицирования сенсора, рассчитана площадь эффективной поверхности (А = 4.38 ± 0.06 мм2 ) и сопротивление переноса электрона (Ret= 1.29 ± 0.08 кОм). Подобраны оптимальные условия регистрации вольтамперограмм энантиомеров Трп: диапазон рабочих потенциалов 0.5-1.2 В, скорость сканирования потенциала 20 мВ/с, время выдерживания электрода в исследуемом растворе 5 с. Изучены электрохимические и аналитические характеристики сенсора при регистрации дифференциально-импульсных вольтамперограмм (ДИВ) энантиомеров Трп. Показано, что зависимость аналитического сигнала от концентрации L-Трп и D-Трп линейна в диапазоне от 1.25·10-6 до 1.00·10-3 М с пределами обнаружения (ПО) 0.90·10-6 М для L-Трп и 0.66·10-6 М для D-Трп. Наибольшую чувствительность разработанный сенсор проявляет к D-Трп. Сенсор успешно апробирован для определения содержания L- и D-Трп в растворах энантиомеров в присутствии вспомогательных веществ, входящих в состав лекарственных препаратов и биологически активных добавок. Предложенный сенсор позволяет проводить определения энантиомеров Трп в моче и плазме крови человека. Для оценки правильности определения D- и L-Трп использован метод «введено-найдено». При определении энантиомеров Трп в модельных растворах (n = 5; P = 0.95) относительное стандартное отклонение не превышает 2.3 %, а относительная погрешность - 1.7 %. При определении D- и L-Трп в биологических жидкостях (n = 5; P = 0.95) относительное стандартное отклонение колеблется в пределах 0.3-1.7 %, а относительная погрешность в пределах 0.3-5.6 %. Результаты исследований показывают отсутствие значимой систематической погрешности.Voltammetric sensor based on a composite of polyarylene phthalide and graphitized carbon black Carboblack C modified with chelate complexes of L-argenato-L-alaninate of copper (II) has been developed for the recognition and selective determination of tryptophan enantiomers. The conditions for modifying the sensor are optimized, the effective surface area ( A = 4.38 ± 0.06 mm2) and the effective resistance ( R et = 1.29 ± 0.08 kΩ) are calculated. The optimal conditions for recording voltammograms of tryptophan enantiomers are selected: the range of operating potentials is 0.5-1.2 V, the potential sweep rate is 20 mV/s, the holding time of the electrode in the test solution is 5 s. The electrochemical and analytical characteristics of the sensor were studied when registering differential pulse voltammograms of tryptophan enantiomers. It is shown that the dependence of the analytical signal on the concentration is linear in the range from 1.25·10-6 to 1·10-3 M with detection limits of 0.90·10-6 M for L-Trp and 0.66·10-6 M for D-Trp. The developed sensor shows the greatest sensitivity to D-Trp. The sensor has been successfully tested to determine the content of L- and D-Trp in enantiomer solutions in the presence of excipients that are part of medicines and biologically active additives. The proposed sensor allows the determination of tryptophan enantiomers in human urine and blood plasma. To evaluate the analytical capabilities of the sensor, the "entered-found" method was used. When determining tryptophan enantiomers in model solutions, the relative standard deviation does not exceed 2.3 %, and the relative error is 1.7 %. When determining D- and L-Trp in biological fluids, the relative standard deviation ranges from 0.3-1.7 %, and the relative error ranges from 0.3-5.6 %. The research results show that there is no significant systematic error.Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 21-13-00169.The study was supported by a grant from the Russian Science Foundation No. 21-13-00169