KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE ZA ODREĐIVANJE RAZLIČITIH ANALITA Doc. dr Nataša Pejić *Farmacetski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, E-mail: pejicnata@yahoo.com 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Primena OHS u analitičkim određivanjima Od 1999. do 2004. god.: oko 50 radova (u preglednom radu: J. Gao, Pak. J. Biol. Sci. 8 (4) 512, 2005. Od 2005. godine: oko 60; naša grupa 8 radova (u preglednom radu: N. Pejić, Hem. ind., 63 (5a) 455, 2009. Određivanje elemenata u tragovima: npr. talijum (LOD  1012 M) (P. Strizhak, at all., Anal. Chim. Acta, 428, 15, 2001 ) 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

METOD 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Primenjuje se u različitim dinamičkim režimima OHS: Kinetički metod se bazira na sposobnosti ispitivanog jedinjenja da menja kinetičke parametre oscilatorne hemijske reakcije Primenjuje se u različitim dinamičkim režimima OHS: 1. Monotonom režimu: exp. dobijeni signal reflektuje reakcionu brzinu, koja zavisi od c jedinjenja koje se određuje; određivanje se zasniva na merenju instrumentalnog signala i njegovog poređenja sa kalibracionom krivom 2. Oscilatornom (regularne oscilacije, kvazi periodične, oscilacije udvojenog perioda, deterministic chaos, itd.) analiza perioda, amplitude, Ljapunovog eksponenta, itd. 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

PULSNA PERTURBACIONA TEHNIKA Jimenez-Prieto R., Silva M., Perez-Bendito, Analyst, 23 (1998) 1R. Za ispitivanje nelinearnih sistema koja se zasniva na analizi odgovora sistema na POBUDU izazvanu SPOLJA POBUĐIVANJE (PERTURBACIJA): trenutni porast c neke reak. vrste snižavanje c promena T hν, itd. 1. PULSNE (diskretne): naglo ubrizgavanje perturbujuće vrste (ili više) PERIODIČNE KONSTANTNE TOKOM ODREĐENOG VREMENA 2. Perturbaciona analiza se može primeniti nezavisno od ispoljene dinamike sistema Koncentracione perturrbacije se svrstavaju u 2 grupe prema: 1. dužini trajanja i 2. osobina ustaljenog stanja koje se perturbuje KONCENTRACIONE PERTURBACIJE 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

 Ukoliko je mešanje dovoljno brzo, u sistemu se trenutno METOD: Pulsna Perturbacija Oscilatornog reakcionog sistema koji se nalazi u Stabilnom Stacionarnom Stanju (PPOSSS) Bazira se na uzastopnim perturbacijama matrice koja se nalazi u stabilnom stacionarnom stanju, naglim, uzastopnim ubrizgavanjem analita (ili standarda) u reakcioni sistem  Ukoliko je mešanje dovoljno brzo, u sistemu se trenutno uspostavlja novo stanje; potonja evolucija sistema je potpuno određena imanentnim svojstvima matrice i ni na koji način ne zavisi od primenjene perturbacije  diskretne, pulsne perturbacije 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Dodavanje malih količina ispitivanog analita u oscilatornu reakciju (kao matricu) menja neke od njenih svojstava što se može iskoristiti za postavljanje analitičkog protokola za određivanju različitih supstancija Predloženi metod bazira se na potenciometrijskom praćenju odgovora matričnog sistema na koncentracione perturbacije; matrični sistem se nalazi u neravnotežnom stabilnom stacionarnom stanju (i u blizini bifurkacione tačke) Pulse Perturbation of the Oscillatory reaction system in a Stable non-equilibrium Stationary State PPOSSS metod 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

1. korak u primeni PPOSSS: IZBOR MATRICE Zašto oscilatorni i zašto Bray-Liebhafsky (BL) oscilatorna reakcija?  Oscilatorni ekstremna osetljivost nelinearnih hemijskih sistema na male promene spoljašnjih faktora (T, p, protoci, mešanje, h)  kao matrica se može koristiti bilo koja oscilatorna reakcija  BL reakcija: Bogastvo evolucije, vrsta i reakcionih puteva Poznavanje njene formalne kinetike i dinamike u širokoj faznoj oblasti Relativno dobrog poznavanja mehanizma Bliska autorima 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

APARATURA CSTR (Continously feed well stired tank reactor): Dobromašajući protočni reaktor otvoren hemijski istem (sa okolinom razmenjuje E i m)  u ovom slučaju postoji kontinuirani protok reaktanata i produkata  brzine protoka mogu se menjati  procesi unutar reaktora ne zavise samo od hemizma, već i od brzine protoka m, odnosno t koje supstancije provedu u reaktoru 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Peristaltičke pumpe OLE DICH I S M A T E C H 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Kako radi peristaltička pumpa? srce PP su kanali (roleri (2, 3 ili 6)) petokanalna pumpa 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Kontrolni parametri koji karakterišu protočni reaktor Ukupna zapreminska brzina protoka, v ( mL s1): Koncentracije protoka Ri0 reaktanta Ri ( mol dm3): Specifična brzina protoka, j0 ( s1): Rezidentno vreme (vreme obnove),  ( s): Promena koncentracije bilo koje reakcione vrste u vremenu (T=const., mešanje trenutno i kada se reakcija odvija u unutrašnjosti reak. suda, a ne na zidovima istog): 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Kalibracija pumpe (creva) Određivanje:  eksperimentalnih protočnih koncentracija reaktanata  osetljivosti creva na dotok reaktanata  specifične brzine protoka Gravimetrijski:  meri se zapreminska brzina protoka reaktanta (u mL min1)  Iz vremena i V vode koja se dovodi protokom: 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Kalibraciona kriva (viton creva) za KIO3 i H2SO4 Iz zapreminskih brzina protoka reaktanata (za brzinu obrtaja pumpe od 1 obrt min1) i VU =22,2 mL, koeficijent protoka iznosi: j0 = 0.319 mL min-1 / 22.2 mL = 0.014 min1 Za ostale vrednosti brzine obrtaja PP, koeficijent protoka dobija se množenjem određene vrednosti brzine obrtaja (obrt min1) sa koeficijentom protoka od 1 obrt min1 ( npr. = 0,014 min1) 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

PRIMER: Na koliko obrtaja treba podesiti pumpu da bi jo = 4 PRIMER: Na koliko obrtaja treba podesiti pumpu da bi jo = 4.5103 min1 jo = 4.5103 min1  4.5103min1  1 obrt min1 / 0.014 min1  0.32 obrt min1 = 0.32 rpm Protočna (inflow) c reaktanta (npr. KIO3): Rezidentno vreme: 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

2. korak u primeni PPOSSS: IZBOR DINAMIČKOG STANJA KOJE SE PERTURBUJE Optimizacija reakcionih uslova Lociranje položaja aktuelne bifurkacione tačke (BT) u parametarskom faznom prostoru  bifurkaciona analiza Izbor dinamičkog stanja koje će biti perturbovano i Uticaj izabranog dinamičkog stanja na osetljivost matričnog sistema 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

BIFURKACIONA ANALIZA Ispitivanje uticaja parametara (kontrolnog) na dinamiku matrice; kontrolni parametri: T, jo ili c protoka Bifurkacija predstavlja prelazak sistema iz jednog evolutivnog oblika u drugi, tj. jedne dinamičke strukture u drugu, pri promeni nekog od kontrolnih parametara Određivanje kritičnih vrednosti parametara na kojima se menja dinamika sistema bifurkaciona tačka utvrđivanje načina na koji se menja dinamika sistema (tip bifurkacije) 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Sl. 1. Vremenska evolucija BL reakcije Sl. 2. Bifurkacioni dijagram Bifurkaciona tačka : TBT = 43.2 C Pejić N. i aut., Bull. Chem. Soc. Jpn., 80, 1942, 2007

Izbor dinamičkog (ih) stanja koje (a) će biti perturbovano (a) U zavisnosti od početnih eks. uslova dobijaju se različita dinamička stanja matrice (Sl. 1) Dobijen je bifurkacioni dijagram (Sl. 2 a) Nađena je bifurkaciona tačka (Sl. 2 b) Izbor  stabilna stacionarna stanja u okolini bifurkacione tačke za izvođenje perturbacija 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

esencijalne za dobijanje oscilacija i postoje kao IZBOR ANALITA (reakcione vrste) za PPOSSS Oni koji su esencijalne za dobijanje oscilacija i postoje kao reaktanti, intermedijeri ili produkti u matrici oni koje nisu direktni učesnici reakcija koje čine mehanizam osc. razlaganja H2O2, ali moraju da reaguju sa nekom od komponenti matrice 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

ANALITI itd... Flavonoidi: kvercetin, rutin, hesperidin, itd. Askorbinska kiselina Mokraćna kiselina ANALITI Vitamini: tiamin (B1), riboflavin (B2), niacin (B3), piridoksin (B6),itd. Alkaloidi: morfin, O-acetil morfin, tebain, kodein, itd. Peroksidaza, katalaza Paracetamol itd... 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Do sada… UZORCI ZA PPOSSS 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

3. korak: PERTURBACIONA ANALIZA ANALIT: HESPERIDIN (Hesp) Flavonoid, Flavanon REALNI UZORAK 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

(po deklaraciji proizvođača sadrže 751 mg Hesp i 1 mg vitamina C) Standardni rastvori Osnovni standardni rastvor Hesp., rastvaranjem Hesp. u 70% metanolnom rastvoru; rastvori nižih koncentracija pogodnim razblaživanjem osnovnog Kapsule (po deklaraciji proizvođača sadrže 751 mg Hesp i 1 mg vitamina C) Izmereno 20 kapsula i rastvarena srednja masa jedne kapsule u 500 mL 70% metanola i rasvor filtriran Đus (Bravo) (Ručno izceđen) 1 mL đusa (komercijalnog, ili ručno izceđenog) pomešano sa 4 mL 70% metanola; smeša centrifugirana, supernatant filtriran i razblažen 70% metanolom Vino 2 mL belog vina u 50 mL 70% metanola 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem, 381, 775, 2005

Intenzitet perturbacija matrica se perturbuje analitom injektiranjem određene zapremine alikvota direktno u matricu evolucija matrice prati se potenciometrijski (Pt i Ag/AgCl elektrode) injektirana c analita Intenzitet perturbacija dinamička c analita (u reak. sistemu) g mL1, mol L1, mol 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005 injektiranje  c Hesp u matricu Analitički signal Em = Ep ─ Es 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005

Generalna analitička procedura  Reakciona posuda (T = 60.0 C i zaštićena od h) se puni reaktantima, R1  KIO3, R2  H2SO4 i R3  H2O2 pri maksimalnoj brzini obrtanja pumpe P1 Nakon 330, prekida se dotok reaktanata, višak reakcionog rastvora odvede pomoću P2. Na ovaj način osc. evolucija BL reakcije startuje u uslovima zatvorenog reakcionog sistema. Nakon 23 oscilacije (posle ~ 30 min) ponovo se uključuje dotok reaktanata na određeni jo, a kontrolni parametar (T, koncentracije protoka ili jo) podese se na vrednost radnih uslova (stabilno stacionarno stanje u okolini bifurkacione tačke)  Perturbacije 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 389, 2009, 2007 II III I  tranzijentne oscilacije II  stabilno stacionarno stanje u okolini b.t. III  potenciometrijski zabeleženi odgovori 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 389, 2009, 2007

Različiti analiti imaju i različite oblike odgovora

Strukturno slična jedinjenja imaju različite oblike odgovora Flavonoidi: 2 3 flavanon flavon 10.11.2010 flavanon

VODEĆI ASPEKTI METODE Karakteristike PPOSSS Praktične osobine Vreme Tačnost Preciznost Specifičnost/Selektivnost Osetljivost Reprezentativnost Vreme Cena Bezbednost Smetnje Praktičan rad 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Validacija analitičke metode Postupak utvrđivanja i provere karakterističnih analitičkih parametara koji su dobijeni eksperimentalno Ispitivana supstancija: svaka supstancija koja se može odrediti analitičkim metodom (npr. aktivna supstancija, pomoćna supstancija, nečistoća, konzervans) 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Analitički parametri validacije Karakteristike analitičke procedure i metode (analitički parametri): linearni opseg (analitički opseg) osetljivost LOD (dokazivanja) LOQ (određivanja) preciznost tačnost, ricavery selektivnost (specifičnost) uvek podjednako značajni! Nisu svi parametri Kao i: pogodnost sistema, robusnost i stabilnost analitičkih rastvora

Koriste se validirani statistički programi: ORIGIN, MS EXCEL Linearnost Pokazuje da su rezultati ispitivanja direktno, ili uz korišćenje dobro def. matem. transformacije, proporcionalni c Treba je potvditi koristeći najmanje 5 c Na osnovu dobijenih rezultata (y) izračunavaju se parametri regresione jed. Y = A X + B:  Nagib (OSETLJIVOST METODE)  odsečak  korelacioni koeficijent (r)  apsolutna vrednost izraza: (Yizrač  Yizm)/Yizrač  RSD Linearnost je potvrđena ako je:  r > 0.995  apsolutna vrednost izraza: (Yizrač  Yizm)/Yizrač  0.03 Koriste se validirani statistički programi: ORIGIN, MS EXCEL 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Regresiona jednačina: Linearni opseg: 7,55599,4 gmL1 R = 0.9963 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005

LOD i LOQ  ICH: International Conference of Harmonization najmanja c koja realno može biti detektovana (analitička osetljivost) c analita za koju je instrumentalni odgovor 3 puta veći nego SD instrumentalnog šuma: LOD = 3  S/N ODREĐIVANJE: zavisi od metode (da li je metoda instrumentalna, ili neinstrumentalna) odnos signal-šum S/N= 2:1 ili 3:1 LOD=3 SD/a 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

LOQ ODREĐIVANJE: Isto kao LOD Neinstrumentalna: LOD=10 SD/a najmanja c analita koja realno može biti određena (merena) c analita za koju je instrumentalni odgovor 10 puta veći nego SD instrumentalnog šuma: LOD = 10  S/N ODREĐIVANJE: Isto kao LOD Neinstrumentalna: LOD=10 SD/a SDstandardna devijacija a nagib kalibracione prave 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

LOD i LOQ kod PPOSSS LOD Y = YB + 3 SD (1) Y  vrednost merenog signala (potencijal) YB – vrednost signala slepe probe SD – standardna devijacija određivanja oko regresione linije YB = ES i izraz (1) postaje: ELOD= ES +3 SD (2) EPL – potencijal koji bi dala c analita koja odgovara LOD Iz izraza (2) dobijamo: EPL  ES = EL = 3 SD standardna devijacija oko bazne linije razlika pot. koja odgovara c analita koja prestavlja LOD doc. dr Nataša Pejić

Isto kao LOD, početna jednačina: LOQ Isto kao LOD, početna jednačina: Y = YB + 10 SD Experimentalno se određuju: najmanja c analita u uzorku koja može biti određena sa prihvatljivom preciznošću i tačnošću 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

repetabilnost ili reproduktivnost : Preciznost repetabilnost ili reproduktivnost : def. u realnom experimentu, slučajne veličine se ne raspodeljuju na ovaj način (Gausova raspodela), već raspodela odgovara Studentovoj raspodeli: t – faktor Studentove raspodele, P=0.05 i određeni broj st. slob.; kada je broj merenja veći od 30, RSD se poklapaju Prihvatljiva RSD: 1.5 – 3 % 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Def. ricavery vrednostima: Tačnost slaganje između vrednosti koje su dobijene predloženim metodom i poznatom vrednošću (npr. deklarisanim u tableti, ili određenim nekim drugim metodom) Def. ricavery vrednostima: RCV = (nađena c/poznata c)  100 metod standardnog dodatka Može i upoređivanjem sa metodom koja je potvrđena kao tačana, ili Analizom stand. ref. materijala Prihvatljiva RCV: 95 – 105% 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Specifičnost/Selektivnost Frekvencija uzorkovanja Sposobnost analitičke metode da detektuje razliku između supstancije koja se analizira i drugih supstancija koje su prisutne u uzorku tj. tolerancija metode na prisustvo mogućih interferenata (drugih komponenata u uzorku) Pri instrumentalnom određivanju, specifična metoda daje signal koji isključivo odgovara analitu, a selektivna je metoda kojom  sastojci daju zasebne signale i međusobno ne utiču na rezultati Frekvencija uzorkovanja Def. kao vreme potrebno da se matrični sistem vrati u stabilno stanje nakon izvršene perturbacije (ST) (uzoraka h1) 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005 REZULTATI Analit hesperidin H2SO4o = 5,5102M, KIO3o = 5,9102M, H2O2o = 2,0101 M, j0 = 2,9102 (τ = 34.5 min), T = 42,9C Linearni opseg/ g mL1 7,6 ─ 599,4 Parametri reg. jednačine: Odsečak / mg dm-3 Nagib / mV/dekadi Regresioni faktor 5,3 ─10,4 0,996 LOD / mg dm-3 0,65 LOQ / mg dm-3 1,95 RSD / % 3,1 RCV / % 98,3 Frekvencija uzorkovanja/h1 12 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005

Određivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino) VALIDACIJA PPOSSS Određivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino) Tačnost RCV: metod standardnog dodatka računata za dodatak 100 g mL1 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Određivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino) VALIDACIJA PPOSSS Određivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino) Selektivnost tolerancija metoda na  vrsta (analiza uticaja na određivanje 67.7 gmL1 Hesp) TO = [M interferent] / [M Hesp]; ako zajedničkog injektiranja sa Hesp u matricu ne ne dovodi do greške Em   5% 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Tipični potenciometrijski odgovori BL sistema dobijeni injektiranjem 67,7 gmL1 Hesp u prisustvu nekih interferenata kvercetin rutin naringin askorbinska kiselina S2O32 Cr2O72 IO4 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Dodata jedinjenja i jonia Tolerancija predloženog metoda na eksterna jedinjenja i jone Dodata jedinjenja i jonia TO Mg2+ 5000 Li+, Na+, K+, NH4+, glukoza, fruktoza  1500b HPO42-, H2PO4-, CO32  700b Limunska kiselina  500b Askorbinska kiselina 400 Karbamid, Ca2+  200b Fe3+, Zn2+  100b Cu2+ 35 I-, F- 25 Cd2+, Mn2+, SO42- 10 IO3- 8 Naringin (N), narirutin (NA) 7 Br-, kvercetin (Q), morin (Mor), rutin (Rut) 5 ClO4-, Cl-, S2O82 1 MnO4-, Cr2O72 0.8 IO4- 0.1 aHesp = 67,7 gmL1 bMax. testiran odnos Metod je prihvatljivo selektivan 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Određivanje koncentracije Hesp u realnim uzorcima 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Različiti brendovi đusa od pomorandže uzorci c  g mL1 SD  g mL1 RCVRSD  % Različiti brendovi đusa od pomorandže 1 166.3 6.2 101.2 3.9 2 264.7 5.9 3 144.6 9.1 4 174.2 8.3 Ručno isceđen đus od pomorandže 176.8 97.6 2.7 114.5 95.2 4.8 280.0 73.9 101.2 2.7 190.2 101.2 3.0 5 298.3 Opseg: 114.5 298.3 Csr = 223.5 103.2 3.0 belo vino 10.1 0.4 101.8 4.1 5.0 0.6 104.7 3.9 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Relativno dobru frekvenciju uzorkovanja od 12 uzoraka h1 ZAKLJUČAK Predloženi metod ima dobre analitičke atribute: LOD, preciznost i tačnost: 0,65 gmL1, 3,1% i 98,3%, respektivno Relativno dobru frekvenciju uzorkovanja od 12 uzoraka h1 Prihvatljivo selektivan (npr. uspešno određena koncentracija u vinu, iako je uzorak složen) Nije potrebna sofisticirana oprema Priprema uzorka je jednostavna (nema dugačkih ekstrakcionih procedura) 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Oblasti primene PPOSSS, generalno: određivanje pojedinačnih aktivnih komponenata u kompleksnim uzorcima (bez dugačke ekstrakcione procedure); može se koristiti za direktnu analizu uzoraka koji sadrže jedino jedno dominantno jedinjenje (npr. jedan dominantan flavonoid ili jednu aktivnu komponentu u uzorku) na osnovu oblika potenciometrijskog odgovora može se kontrolisati kvalitet farmaceutskog preparata (različita jedinjenja imaju i različite oblike odgovora (slajd 32.) Omogućava određivanje aktivne komponente: U farmaceutski doziranim oblicima (flavonoidi, paracetamol, askorbinska kiselina, vitamin B, acetilsalicilna kiselina, alkaloidi). Uspešnost određivanja zavisi od odnosa aktivnih komponenata prisutnih u farmaceutiku (ekcipiensi mogu biti smetnja za određivanje određene aktivne komponente leka) biološkim fluidima (urin i krvna plazma) i eventualno, različitih supstancija u hrani i biljkama 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Tipični potenciometrijski odgovori BL sistema dobijeni injektiranjem: (a) Urina (popijena tableta C vitamina) (b) Čiste mokraćne kiseline 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Prednosti PPOSSS Veća osetljivost u odnosu na neke metode (pmol) Različiti analiti imaju različite oblike potenciometrijskih odgovora, što može biti od velikog značaja za mogućnost identifikacije supstancija u složenim uzorcima Mogu se istovremeno određivati 2 analita (npr. mokraćna kiselina i askorbinska kiselina) Mogućnost određivanja relaksacionih vremena i ispitivanje hemijske reaktivnosti analita Nije potrebno testiranje oscilatorne faze za najbolji odgovor na perturbacije, kao ni merenje njihove frekvencije  pojednostavljivanje procedure i skraćenje vremena potrebnog za izvođenje cele analize i generalno: ne zahteva skupu opremu, kao ni dugačku ekstrakcionu proceduru 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Ograničenja Nemogućnost istovremenog određivanja većeg broja jedinjenja Ispitivani analit mora hemijski interagovati sa matricom, kao i kod svakog kinetičkog metoda (izbor analita za PPOSSS je veliki i zavisi od podataka koji se žele dobiti; ne mora biti ingredijent matrice) 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Pregled eksperimentalnih uslova koji su korišeni za analitička određivanja različitih analita u našoj laboratoriji 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Eksperimentalni uslovi Analit/i KIO3o = 5,9  102 M; H2SO4o = 5,5  102 M; H2O2o = 2,0  101 M jo = 2,96  102 min-1 T = 46,4 C Cl, Br, I, Mn2+, malonska kiselina kvercetin KIO3o = 5,9  102 M; H2SO4o = 5,5  102 M; H2O2o = 2,0  101 M jo = 2,95  103 min -1 T = 42,9 C morfin, paracetamol, 6-O-acetilmorfin, hesperidin, kvercetin askorbinska kiselina KIO3o = 7,5  102 M; H2SO4o = 6,0  102 M; H2O2o = 7,0  103 M jo = 4,50  103 min-1 T = 37,8 C Fe3+ KIO3o = 4,74102 M; H2SO4o = 4,79  102 M; H2O2o = 1,55  101 M jo = 2,80  102 min-1 T = 60,0 C morfin jo = 4,48  103 min-1 T = 37,0 C morfin,rutin, kvercetin, morin, morfin, 6-O-acetilmorfin KIO3o = 7,5  102 M; H2SO4o = 6,0  102 M: H2O2o = 7,0  103 M T = 39,0 C KIO3o = 5‚9  102 M; H2SO4o = 8,16  102 M; H2O2o = 1.5  101 M jo = 2.95  102 min1 T = 56,0 C vitamini ( B1, B2, B3 i B6) 10.11.2010

Interakcija analita sa matricom Za primenu OHS u analitičke svrhe, nije neophodno poznavanje mehanizma interakcije između analita i matrice Ipak, matematičko modeliranje može biti vrlo korisno za sistematska ispitivanja i nalaženja eksperimentalnih uslova u kojima se može ostvariti najveća osetljivost i najniži LOD predloženim metodom 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007 PRIMER: askorbinska kiselina Sa kojom/im reakcionom/im vrstom/ma BL reakcije interaguje AA? Preliminarna eksperimentalna ispitivanja: Potenciometrijski analizirane interakcije AA sa ingredijentima BL matrice: H2SO4 + KIO3, H2SO4 + H2O2 and KIO3 + H2O2 u CSTR Odgovori: slično kao kad se AA injektira u miksturu: H2SO4 + KIO3 (Dašmanova reakcija) Ovo sugeriše da AA ne reaguje sa reaktantima BL koji su prisutni u velikom višku, već sa nekim od intermedijera koji se formiraju u matrici 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007 PRETPOSTAVKA: AA reaguje po mehanizmu Landoltove reakcije (oksidacija AA sa KIO3 u kiseloj sredini) Odsidacija AA kiselim jodatom je odlučujući korak u mehanizmu Odlučujući korak: oksidacuja AA, tako da se menja odnos HOIOss i Iss ostvaren u sss-u pre perturbacije (1) 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007

Model mehanizma BL reakcije: Lj. Kolar-Anić, Đ. Mišljenović, S. Anić, G. Nikolis, React. Kinet. Catal. Lett., 54 (1995) 35, proširen je reakcijom (1) Reaction Kinetic model Rate constants I IO3 + I + 2H+  HIO + HIO2 k1 = 3.18  105 M3 min1; k-1 = 7.91  107 M1 min1; II HIO2 + I + H+  I2O + H2O k2 = 5  1011 M2 min1; III I2O + H2O  2HIO k3 = 5  103 min1; k3 = 3.15  108 M1 min1; IV HIO + I +H+  I2 +H2O k4 = 3  1011 M1 min1; k4 = 4.5 M min1; V HIO + H2O2  I + O2 + H+ + H2O k5 = k5’ +k5’’ H+ k5’ = 1.2  104 M1 min1; k5’’ = 3  104 M2 min1; VI I2O + H2O2  HIO + HIO2 k6 = 5  105 M1 min1; VII HIO2 + H2O2  IO3- + H+ + H2O k7 = 2  103 M1 min1; VIII IO3 + H+ + H2O2  HIO2 + O2 + H2O k8 = k8’ +k8’’ H+ k8’ = 9.5  104 M1 min1; k8’’ = 3.92  102 M2 min1; 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Konstanta reakcije (1) izabrana je tako da bude uporediva sa drugim brzinama reakcija u kojima učestvuje HOIO na odgovarajućim T Izvršena je numerička simulacija (Slika A) Dobijena kvalitativna i kvantitativna slaganja exp. i numerički simuliranih rezultata: forma signala i relaksaciona vremena su vrlo slični, kao i linearni opseg. Dobro je postavljen model mehanizma BL, kao i početna pretpostavka o interakciji AA i kiselog jodata 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007 Slika A. Numerički simulirana vremenska evolucija jodidne c Intenziteti perturbacija: 0.05, 0.4 i 1.0 mol 10.11.2010 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem.,389, 2009, 2007

LITERATURA Vukojević V, Pejić N, Stanisavljev D, Anić S, KolarAnić Lj (1999) Analyst 124: 147152 Vukojević V, Pejić N, Stanisavljev D, Anić S, KolarAnić Lj (2001) Pharmazie 56: 12 Pejić N, Anić S, Kuntić V, Vukojević V, KolarAnić Lj (2003) Microchim Acta 143: 261267 Pejić N, Blagojević S, Anić S, Vukojević V, KolarAnić Lj (2005) Anal Bioanal Chem 381: 775780 Pejić N, KolarAnić Lj, Anić S, Stanisavljev D (2006) J Pharm Biomed Analy 41: 610615 Pejić N, Blagojević S, Anić S, Vukojević V, Mijatović M, Ćirić J, Marković Z, Marković S, Kolar-Anić Lj (2007) Anal Chim Acta 582: 367374 Pejić N, Blagojević S, Anić S, KolarAnić Lj (2007) Anal Bioanal Chem 389: 20092017 Pejić N, Blagojević S, Vukelić J, Kolar-Anić Lj, Anić S, (2007) Bull. Chem. Soc. Jpn., 80 (10): 19421948 Pejić N, (2009) Hemijska industrija, (2009), Hem. ind., 63, 455466. 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić

Hvala na pažnji 10.11.2010 doc. dr Nataša Pejić