ОТЧЕТ НАУЧНОГО СОВЕТА РАН по АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ за 2005 г.

МЕТОДЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ. МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ КИНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ БИОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МЕТОДЫ ИММУНОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ТЕСТ-МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПО ТЕНЦИОМЕТРИЯ (В ТОМ ЧИСЛЕ ИОНОМЕТРИЯ) ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЯ (В ТОМ ЧИСЛЕ ИНВЕРСИОННАЯ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЯ) АМПЕРОМЕТРИЯ КУЛОНОМЕТРИЯ БИОСЕНСОРЫ ДРУГИЕ МЕТОДЫ ХИМИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ АНАЛИЗ В ПОТОКЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ. ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОФОРЕЗ СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ МЕТОДЫ А ТОМНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА.... МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ РЕНТГЕНОВСКИЕ МЕТОДЫ МЕТОДЫ ЛОКАЛЬНОГО АНАЛИЗА И АНАЛИЗА ПОВЕРХНОСТИ. ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА...

ОБЪЕКТЫ АНАЛИЗА НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, В ТОМ ЧИСЛЕ ОСОБО ЧИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ ПРИРОДНЫЕ И СИНТЕТИЧЕСКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, ПОЛИМЕРЫ БИОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕДИЦИНСКИЕ ОБЪЕКТЫ, ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ И КОРМА ОБЪЕКТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ВОЗДУХ ПРИРОДНЫЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ПИТЬЕВЫЕ ВОДЫ ТВЕРДЫЕ ОБЪЕКТЫ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ АНАЛИЗА (ТОКСИЧНЫЕ, РАДИОАКТИВНЫЕ, ВЗРЫВЧАТЫЕ И ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЕСЯ ВЕЩЕСТВА, КОСМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ И Т.П.)

Общие вопросы. Исследована электронная структура и устойчивость кластеров-иод-растворитель. Рост. ГУ Создана методология синтеза молекулярных рецепторов карбонилсодержащих биогенных аминов. Работа представляет интерес для создания электрохимических сенсоров на биогенные амины. Урал. ГЭУ и ИОС Уро РАН Цветометрическим методом определена константа диссоциации 1-нитрозо-2-нафтал-3,6- ди-сульфокислоты. АХ МГУ Исследованы протолитические свойства родственных лигнину фенолов гваяцильного ряда в смешенных растворителях. Арх. ГТУ Изучено комплексообразование ионов 3d – переходных и редкоземельных металлов с новыми комплексонами моноаминного типа. Твер. ГУ Изучены кинетика и механизм комплексообразования хрома (III) с комплексонами ряда карбоксиметиленаминов. Удмурт. ГУ Установлено, что потенциалы восстановления, димеризации и пр. при титровании линейно связаны с квантохимически рассчитанными значениями сродства к электрону (А) и с энергиями стабилизации радикалов. Саратов. ГУ Исследована внутримолекулярная водородная связь в 8-гидроксихинолине. ПАГС

Компьютерные методы в аналитической химии. Создана квантовая теория и сформулированы вычислительные алгоритмы, позволяющие оценивать вероятность разнообразных молекулярных процессов, в т.ч. спектроскопических (выше зарубежного уровня). ЛММС ГЕОХИ РАН Разработаны математические модели и компьютерные программы для моделирования методов высокоэффективной хроматографии (газовой и ионной). Развиты математические модели процессов адсорбции и ионного обмена в области Генри. Развит теоретический подход к описанию межмолекулярных взаимодействий. ЛМС ГЕОХИ РАН Предложены математические модели индуцирования градиентов pH внутри капилляров со свободной неподвижной фазой. МГУ АХ Применение методов многомерного статистического анализа в атомно- эмиссионном анализе. ИГХ СО РАН Разработан новый алгоритм совместной интерпретации масс- спектрометрических и хроматографических данных. Лаб. ГХ НИИ химии СПб ГУ Осуществлено математическое моделирование процессов растворения в динамическом режиме. ИК СО РАН

n/nn/nНазвание работыНазначение, цельРазработчик 1.Аттестованы методики определения тяжелых металлов в биологических жидкостях Медь, свинец, кадмий, цинк в моче, крови, плазме и сыворотке Урал. ГЭУ 2.Аттестованы и внесены в Госреестр СО закиси-окиси урана Метрологическое обеспечение ААМ, АЭМ и МС УГТУ-УПИ 3.Международное сличение по H 2 S в газовой фазе На уровне 10 ppmВНИИМ ООО «Мониторинг» 4.Оценка качества бензина на октанометре ПЭ-7300 Стабильность показателя правильности измерения октанового числа бензина Кубан. ГТУ 5.Экспериментальная партия стандартных образцов нестабильного газового конденсата Для градуировки и поверки промышленных хроматографов ВНИИМ 6.Стандартные образцы состава атмосферы, аэрозолей на фильтре Для контроля промышленных выбросов, атм. аэрозолей Ирк. ГУ Метрология

Концентрирование. Предложены фторопластовые капилляры для концентрирования ароматических соединений; предложен проточный сорбционно-жидкостно- хроматографический метод определения нафталина, бифенила, аценафтена, антрацена и пирена в водных растворах. АХ МГУ Продолжена работа по синтезу и исследованию сорбционных свойств полимеров с молекулярными отпечатками органических соединений. Оптимизированы условия синтеза карбоксильного катионообменника – модифицированного кремнезема. Изучена возможность иммобилизации ионных жидкостей на различных носителях для дальнейшего использования в концентрировании и анализе. АХ МГУ Развита теория неизотермических ионообменных процессов концентрирования и разделения равнозарядных ионов в многокомпонентных растворах с использованием сорбентов с терморегулируемой селективностью. ГЕОХИ РАН

n/nn/nНазвание работыНазначение, цельРазработчик 1.Электрохимические биосенсорыРецепторы – ферменты для определения фенолов, аминов, антител Казан. ГУ 2.Новый биосенсорДля определения лактозыАХ МГУ 3.Сенсор на пероксид водородаДля оценки общей антиоксидантной активности виноградных вин АХ МГУ 4.Биосенсор на основе глюкозооксидазы Определение крахмала с образованием глюкозы Ин. биохимии и физ. микроорганизмов РАН 5.Сенсор на основе алкогольоксидазы Определение этанолаИн. биохимии и физ. микроорганизмов РАН 6.БиосенсорыОпределение активности нейротоксичной эстеразы крови как биомаркера нейродегенеративных состояний Ин. ФАВ РАН каф. хим. энзимологии 7.«Интеллектуальный» биосенсорный датчик Определять одновременно активность нескольких эстераз крови Ин. ФАВ РАН каф. хим. энзимологии 8.ДНК-сенсорДля определения антител к ДНК в биологических жидкостях Каз. ГУ 9.Амперометрический мультиэлектродный иммуноферментный сенсор Для определения бактериальных антигенов (для диагностики инфекционных заболеваний) Каз. ГУ 10.Амперометрический холинэстеразный биосенсор Определение триазиновых гербицидовКаз. ГУ 11.Пьезокварцевые иммуносенсорыОпределение хлорсодержащих пестицидовЛипецк. ГТУ 12.Новый тип биосенсорной системы Определение микробных клетокСарат ИБФР и М. РАН Биосенсоры

n/nn/nНазвание сенсораНазначениеРазработчик 1.Потенциометрический редокс-сенсор на основе графитовых электродов Селективная одностадийная регистрация антител в присутствии других сывороточных белков АХ Каз. ГУ 2.Показана возможность создания ионселективных электродов на основе ионных жидкостей Определение катиона и анионаАХ МГУ 3.Сенсоры на основе сополимеров акриламида и акриламидоборной кислоты Определение окисленных и восстановленных производных нуклеотидов (НАД +, НАДН) РЖТУ им. Д.И. Менделеева 4.Ионселективный электрод ЭСЛ-51г Определения натрияАХ Даг ГУ 5.Ионселективный электродОпределение муравьиной кислоты и формальдегида Красноярский ГУ 6.Толстопленочные сенсорыОпределение ионов металловАХ Каз. ГУ 7.Изучено в качестве электродного материала синтетических алмазов Для анализа пригоден синтетический алмаз, допированный бором ГЕОХИ РАН 8.Сенсоры с наноразмерными электродами Берлинская лазурь на углеродных и золотых электродах – сенсор пероксида водорода с ПО ~ 1· моль/л АХ МГУ Хемосенсоры, ионселективные электроды

n/nn/nНазвание прибораНазначениеРазработчик 1.Макеты приборовДля оценки антиоксидантного и микроэлементного статуса Урал. ГЭУ 2.Новый прибор «ЦветЯуза-01- АА» Определение антиоксидантов в пищевых продуктах, БАДах и пр. НПО «Химавтоматика», НТЦ «Хроматография» 3.Макет инжекционно- проточного метода Определение антиоксидантной активности пищевых продуктов и растительных экстрактов ИОНХ РАН ООО НПП «Ива» 4.Многоканальный оптический спектрометр с индуктивно- связанной плазмой «Эридан 500» Одновременное определение большого числа элементов ООО «Мониторинг» ВНИИМ 5.Инфракрасный Фурье- спектрометр Для анализа твердых, жидких и газообразных образцов ООО «Мониторинг» ВНИИМ 6.Генератор нулевого воздуха ГНГ-01 Применяют как рабочий эталон I-ого разряда ООО «Мониторинг» ВНИИМ 7.Система автоматического дозирования газов «АСПГ» Предназначена для оснащения промышленных и научных газоаналитических лабораторий ООО «Мониторинг» ВНИИМ Аналитические приборы

8.Электронный мыльно-пленочный расходомер газа «Поток» Для измерения газовых потоков. Погрешность не более 1% ООО «Мониторинг» ВНИИМ 9.Универсальный приборный комплекс СМ 4201 (мессбауэровский рефлектометр) Неразрушающие, бесконтактные исследования свойств поверхности изучаемых объектов ИАиП РАН 10.Анализатор последовательности нуклеиновых кислот «АПНК» на основе капиллярного электрофореза Для исследований в сельском хозяйстве для селекции пород животных и сортов растений ИАиП РАН 11.Макет микрочипового ДНК анализатора Реализован метод полимеразно-цепной реакции в режиме реального времени СПб ГУ, АХ 12.Энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр РЛП-3-01 Для определения химических элементов в твердых и порошкообразных пробах ВНИИТФА 13.Портативный рентгенофлуоресцентный спектрометр РЛП-3-01 Для измерения элементов в твердых пробахВНИИТФА 14.Анализатор «Спектроскан S»Анализ серы в нефти и нефтепродуктахНПО «Спектрон» 15.Двухструйный дуговой плазмотрон (ДДП) Анализ порошковых проб (геология, экология, биология) ИНХ СО РАН продолжение таблицы

n/nn/nНазвание работыНазначение, цельРазработчик 1.Синтез ионообменников на основе микросферического полиметакрилатного геля Анализ вод, включая рассолы и морские воды АХ МГУ 2.Синтезирован хиральный сорбент, мод. N-(3,5 –ди-нитро, 4-хлор)-(L) фенил-алапином Разделение оптических изомеровАХ МГУ 3.Исследованы условия амперометрического детектирования пестицидов (детектор НПО «Химавтоматика») Определение тирама, пеницила, беномила, линурола на уровне ПДК АХ МГУ 4.Создана база хиральных колонокКолонки для ГХ и ВЭЖХ. Выполнено более 500 опред. энатиомерного состава Лаб. стереохимии ИНЭОС РАН 5.Оптимизация синтеза бипористых матриц Для непрерывных хроматомембранных процессов в ГХ и ВЭЖХ АХ СПб ГУ 6.Исследованы методы ЖХ со свободной неподвижной фазой (ЖХСНФ) Разделение америция, урана и плутонияГЕОХИ РАН 7.ВЭЖХ витаминовОпределение водорастворимых витаминов группы B в дрожжах АХ Дагест. ГУ 8.Предложен метод ТСХ с контролем. газообразной атмосферы под слоем сорбента Новый принцип управления хром. процессом и повышение селективности ИНХС РАН Сарат. ГУ, АХ 9.Изучены и обобщены результаты применения α, β-циклодекстринов Для улучшения разделения изомеровИНХС РАН Сарат. ГУ, АХ ВЭЖХ, ИХ, ТСХ

n/nn/nНазвание работыНазначение, цельРазработчик 1.Разработка методик методом зонного и мицеллярного ЭФ Определение катехоламинов и их метаболитов в плазме и сыворотке Лаборатория ГХ НИИ химии СПб ГУ 2.КЭФОпределение фосфорорганических соединений Ростовский ГУ 3.Изучение комплексов КЭФИзучение характера взаимодействия комплексов металлов, применяемых в клиниках ГЕОХИ РАН 4.КЭФ для разделения ионов 1.Определение калия, натрия, кальция и магния в пробах сыворотки. 2.Определение перхлората в природных водах. ИНХ СО РАН 5.Разработка способа химической модификации внутренней поверхности капилляров Для стабилизации электроосмотического потока в диапазоне 2,5-10 pH ИАиП РАН 6.КЭФ для определения белофоров Определение типа отбеливателей бумаги АХ МГУ Капиллярный электрофорез

n/nn/nНазвание работыНазначение, цельРазработчик 1.Методы приготовления капиллярных колонок на основе ДВБ Для разделения различных классов химических соединений ИК СО РАН 2.Способ снижения ПО ГХ с АЭДУдаление растворителя при вводе больших проб АХ, МГУ 3.Количественная оценка процессов комплексообразования в ГХ с участием β-циклодекстрина Характеристика селективности разделения аналитов разной природы НИИ СПб ГУ 4.Методика определения фосфорорганических ОВ (зарин, зоман) в атмосферном воздухе рабочей зоны Аналитический контроль процессов уничтожения химического оружия ЦАЛ ГосНИИОХТ 5.Разработан детектор для ГХ (твердоэлектролитный) Для определения горючих газов в воздухеГЕОХИ РАН 6.Разработаны математические модели и программы Для априорного расчета параметров и описания работы хроматографических методов ГЕОХИ РАН 7.Разработан быстродействующий портативный газовый хроматограф («Эхо-ДЭЗ») Для определения ВВ и хлорорганических экотоксикантов КТИГЭП 8.Разработан метод ГХ и ГХ-МС анализа спиртов Идентифицированы в составе абрикосового спирта 18 кислородсодержащих соединений АХ Даг. ГУ 9.Особенности определения воды в органических растворителях Изменение коэффициента чувствительности при разных концентрациях Ин. монокрист. НАН Украины Хроматографические методы. Газовая хроматография.

Результаты проведенных работ отражают, в целом, основные тенденции развития биоаналитических методов - переход к экспрессным высокопроизводительным методикам, упрощение пробоподготовки, сокращение объемов анализируемых проб и миниатюризация детекторных устройств. Российскими учеными предложены оригинальные биоаналитические подходы, такие как электрооптическая детекция клеток микроорганизмов, пьезокварцевые иммуносенсоры с самособирающимися монослоями рецепторных элементов и др. Принци­пиальным для дальнейшего развития данного направления представляется проведение комплексных исследований, включающих как реализацию новых методических подходов, так и детальный анализ возможностей применения новых методов при характеристике реальных проб в сравнении с традицион­ ными подходами, а также разработку масштабируемых техно­логий изготовления биоаналитических систем. Существенное внимание должно уделяться разработке систем мультипараметрического анализа, позволяющих проводить экспрессное определение разных биологически активных соединений в микрообъеме анализируемой пробы.

Представленные материалы свидетельствуют о традиционно хорошем уровне работ по сорбционным и экстракционным методам разделения и концентрирования ионов металлов и органических соединений. Продолжались исследования свойств новых и ранее известных сорбентов и экстрагентов. В целом можно отметить, что большинство выполненных в 2005 г. исследований отражают мировые тенденции в развитии методов разделения и концентрирования.

Следует отметить, что за последние 2 -3 года в России наблюдается спад работ по тест-методам химического анализа. Есть интересные разработки Казанской школы на базе созданных ранее гетероциклических реагентов, но в этом отчете они не представлены. В то же время за рубежом и в России интенсивно развивается направление по созданию экспресс-тестов в химической медицине, в медицинской диагно­стике, в биологии, в гистохимии, в применении биологических субстратов для тест-методов анализа.

Этот круг исследований соответствует по своему уровню мировому. Здесь же следует отметить разработку электродов-сенсоров с применением новых материалов (нано-трубки, композиты на основе углеродистых матриц ), а также применение ионных жидкостей. Другие работы имеют скорее традиционный характер, но они важны в практическом отношении. В рамках упомянутых выше исследований в лабораториях НИИ и на кафедрах ВУЗов проводится подготовка кадров высшей квалификации, что необходимо для сохранения научного потенциала области ЭМА. Следует особо отметить, что если примерно до 2005 г. сохранялись традиционные направления исследований, то по сравнению с предшествовавшим периодом начинается изменение методологии и терминологии, что связано с переходом от традиционных исследований в область наноразмеров: Nano-scale Electrochemical Measurements. Предложение: так как терминология, связанная с исследованиями в области наноразмеров и не только в ЭМА, но и аналитической химии вообще еще не устоялась, то требуется работа в этой области (например, что такое «Наноанализ», используемый в одном из отчетов, в чем его отличие от «микроанализа», понятие которого общепринято).

Уровень аналитических исследований по экологическому анализу, выполненных в России, можно считать удовлетворительным. Все чаще используются гибридные методы - ГХ/МС и ВЭЖХ/МС, позволяющие определять компоненты сложных по составу смесей приоритетных загрязнителей природной среды и биологических объектов. В то же время при определении ПАУ в воздухе, воде или почве определяют чаще всего лишь бенз(а)пирен, а не 16 наиболее часто встречающихся ПАУ, как в странах Европы и США. Мало работ по газохроматографическому определению газов (оксиды углерода, азота, серы и галогены), относящихся к главным приоритетным загрязнителям воздуха.

В сравнении с 2004 годом несколько увеличился объем информации по итогам НИР. Можно выделить следующие направления, имеющие в настоящее время повышенный интерес в мире как перспективные: - химически модифицированные электроды с электрохимическим откликом на органические субстраты, работающие в стационарной жидкости и в потоке; - новые подходы в организации амперометрического отклика биосенсоров на принципах иммобилизованного переносчика электронов; - иммуносенсорные устройства с амперометрическим откликом на патогенные микроорганизмы; - возможность регулирования нано-размеров частиц при модифицировании электродов-преобразователей; - новые мембраны с нано-порами для потенциометрических сенсоров на органические субстраты; - развитие способов интегральной оценки антиоксидантной емкости (как кислорода, так и серосодержащих органических субстратов в медико- биологических объектах) с примене­нием кулонометрии и вольтамперометрии.