Сотрудники химического факультета МГУ совместно с бельгийскими коллегами разработали экспресс-тест для быстрого и точного определения антибиотиков в сточных водах. Результаты работы опубликованы в журнале ChemPhotoChem.
Ежегодно ВОЗ пополняет список инфекций, которые плохо поддаются лечению из-за снижения эффективности антибиотиков. Причиной появления у бактерий лекарственной резистентности становится неконтролируемое применение антибиотиков – не только в медицинских целях. Антибиотики используют в сельском хозяйстве для ускорения роста животных и растений, профилактики болезней, борьбы с бактериозами. Употребление в пищу продукции, содержащей антибиотики, способствует формированию устойчивости микроорганизмов. Из-за низкого метаболизма некоторые антибиотики остаются в природной среде в течение длительного времени, нарушают экологический баланс.
Для определения фармацевтических препаратов в поверхностных водах используют дорогостоящие лабораторные методы, которые требуют трудоёмкой пробоподготовки и высококвалифицированного персонала. Для быстрого поточного анализа в полевых условиях необходимы дешевые и чувствительные сенсоры, которые позволят определять очаги загрязнения вод фармацевтическими препаратами.
Сотрудники химического факультета МГУ под руководством профессора кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза Ларисы Томиловой и группа профессора Каролина Де Вель из Университета Антверпена предложили фотоэлектрохимический метод для определения антибиотиков и протестировали его на гидрохиноне – модельном веществе, схожем по строению с тетрациклиновыми антибиотиками.
Метод использует то, что кислород в высокоэнергетическом синглетном состоянии очень активен и реагирует со многими органическими веществами, к которым «безразличен» триплетный кислород. Поэтому кислород переводится в активное состояние и окисляет содержащийся в пробе гидрохинон. Затем производное гидрохинона восстанавливается на электроде, давая тем самым аналитический сигнал. Ученые синтезировали вещества группы фталоцианинов, селективно поглощающие излучение лазеров с длиной волны света 532 нм или 659 нм. Красители-фотосенсибилизаторы передают кванты лазерного излучения кислороду, который переходит в синглетное состояние. Чем эффективнее фотосенсибилизатор генерирует синглетный кислород, тем точнее определяется содержание гидрохинона.
Ученые показали, что наиболее активно генерирует синглетный кислород трет-бутилзамещенные фталоцианины цинка и алюминия, а также фторзамещенный субфталоцианин бора. Эти соединения и отобраны исследователями для дальнейшего создания фотоэлектрохимического сенсора для определения антибиотиков в сточных водах.
«Пробоподготовка для такого анализа не требуется, достаточно нанести на печатный электрод капельку воды, содержащую гидрохинон или антибиотик, – рассказывает автор работы, научный сотрудник кафедры медицинской химии и тонкого органического синтеза МГУ, к.х.н. Татьяна Дубинина. – Измерение занимает около минуты. В перспективе эксперимент можно будет проводить в полевых условиях».
Ученые планируют создать полноценный сенсор в течение ближайших двух лет. Пока разработанный метод подходит только для анализа тетрациклиновых или окситетрациклиновых антибиотиков, поэтому задача будущих исследований – модификация сенсора для расширения числа определяемых антибиотиков.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение