Ионные жидкости как перспективные функциональные материалы для микроэкстракции стероидных гормонов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Выявлены перспективы применения имидазолиевых ионных жидкостей (ИЖ) в качестве экстрагентов половых стероидных гормонов (эстрогены и андрогены) в методах микроэкстракции (дисперсионная жидкостно-жидкостная микроэкстракция, ДЖЖМЭ, и магнитная твердофазная микроэкстракция, мТФМЭ). Оптимизированы ключевые параметры ДЖЖМЭ с использованием ИЖ C6MImNTf₂, влияющие на эффективность извлечения с применением метода дизайна эксперимента. Достигнуты высокие степени извлечения (88–99 %). Предложен подход динамической иммобилизации ИЖ на поверхности магнитных наночастиц (МНЧ) для извлечения стероидов в условиях мТФМЭ. Исследованы два типа предварительного покрытия МНЧ: гидрофильное на основе оксида кремния и гидрофобное – c олеиновой кислотой. Выявлены возможности ИЖ C8MImBF4 в качестве модификатора поверхности МНЧ для эффективной экстракции стероидов. Оптимальные условия обеспечили высокие степени извлечения (83–97 %), за исключением эстриола (60 %). Пределы обнаружения составили 0.26–1.29 нг/мл. Выявлены ограничения метода, связанные с частичным удалением ИЖ с поверхности НЧ, что снижает воспроизводимость результатов для эстриола.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Т. Арасланова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: Lena_pol@inbox.ru

Институт химии

Россия, Петродворец, Университетский просп., 26, Санкт-Петербург 198504

М. Василенко

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: Lena_pol@inbox.ru

Институт химии

Россия, Петродворец, Университетский просп., 26, Санкт-Петербург 198504

Е. А. Бессонова

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Lena_pol@inbox.ru

Институт химии

Россия, Петродворец, Университетский просп., 26, Санкт-Петербург 198504

Л. А. Карцова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: Lena_pol@inbox.ru

Институт химии

Россия, Петродворец, Университетский просп., 26, Санкт-Петербург 198504

Список литературы

  1. Anastas P., Eghbali N. Green chemistry: Principles and practice // Chem. Soc. Rev. 2010. V. 39. № 1. P. 301. https://doi.org/10.1039/B918763B
  2. Sheldon R. A. Fundamentals of green chemistry: efficiency in reaction design // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. № 4. P. 1437. https://doi.org/10.1039/C1CS15219J
  3. Gałuszka A., Migaszewski Z., Namieśnik J. The 12 principles of green analytical chemistry and the SIGNIFICANCE mnemonic of green analytical practices // TrAC, Trends Anal. Chem. 2013. V. 50. P. 78. https://doi.org/10.1016/j.trac.2013.04.010
  4. Erythropel H.C., Zimmerman J.B., de Winter T.M., Petitjean L., Melnikov F., Lam C.H., Anastas P. T. The Green ChemisTREE: 20 years after taking root with the 12 principles // Green Chem. 2018. V. 20. № 9. P. 1929. https://doi.org/10.1039/C8GC00482J
  5. Zimmerman J.B., Anastas P.T., Erythropel H. C., Leitner W. Designing for a green chemistry future // Science. 2020. V. 367. № 6476. P. 397. https://doi.org/10.1126/science.aay3060
  6. Zhou G.S., Yuan Y.C., Yin Y., Tang Y.P., Xu R. J., Liu Y., Duan J.A. Hydrophilic interaction chromatography combined with ultrasound-assisted ionic liquid dispersive liquid–liquid microextraction for determination of underivatized neurotransmitters in dementia patients’ urine samples // Anal. Chim. Acta. 2020. V. 1107. P. 74. https://doi.org/10.1016/j.aca.2020.02.027
  7. Trujillo-Rodríguez M.J., Rocío-Bautista P., Pino V., Afonso A.M. Ionic liquids in dispersive liquid-liquid microextraction // TrAC, Trends Anal. Chem. 2013. V. 51. P. 87. https://doi.org/10.1016/j.trac.2013.06.008
  8. Santos E., Albo J., Irabien A. Magnetic ionic liquids: synthesis, properties and applications // RSC Adv. 2014. V. 4. № 75. P. 40008. https://doi.org/10.1039/c4ra05156d
  9. Greer A.J., Jacquemin J., Hardacre C. Industrial applications of ionic liquids // Molecules. 2020. V. 25. № 21. P. 5207. https://doi.org/10.3390/molecules25215207
  10. Yavir K., Konieczna K., Marcinkowski Ł., Kloskowski A. Ionic liquids in the microextraction techniques: The influence of ILs structure and properties // TrAC, Trends Anal. Chem. 2020. V. 130. Article 115994. https://doi.org/10.1016/j.trac.2020.115994
  11. Herrera-Herrera A. V., Asensio-Ramos M., Hernández-Borges J., Rodríguez-Delgado M. Á. Dispersive liquid-liquid microextraction for determination of organic analytes // TrAC, Trends Anal. Chem. 2010. V. 29. № 7. P. 728. https://doi.org/10.1016/j.trac.2010.03.016
  12. Pacheco-Fernández I., Pino V. Ch. 17. Extraction with ionic liquids-organic compounds / Handbooks in Separation Science, Liquid-phase extraction / Ed. Poole C.F. Elsevier, 2020. P. 499. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816911-7.00017-7
  13. Pacheco-Fernández I., Pino V. Green solvents in analytical chemistry // Curr. Opin. Green Sustain. Chem. 2019. V. 18. P. 42. https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2018.12.010
  14. Clark K. D., Nacham O., Purslow J. A., Pierson S. A., Anderson, J. L. Magnetic ionic liquids in analytical chemistry: A review // Anal. Chim. Acta. 2016. V. 934. P. 9. https://doi.org/10.1016/j.aca.2016.06.011
  15. Кольман Я., Рем К. Г. Наглядная биохимия. М: Мир, 2000. Т. 469. С. 469.
  16. Ojoghoro J.O., Scrimshaw M.D., Sumpter J.P. Steroid hormones in the aquatic environment // Sci. Total Environ. 2021. V. 792. Article 148306. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148306
  17. Schänzer W. Metabolism of anabolic androgenic steroids // Clin. Chem. 1996. V. 42. № 7. P. 1001. https://doi.org/10.1093/clinchem/42.7.1001
  18. Racz L.A., Goel R.K. Fate and removal of estrogens in municipal wastewater // J. Environ. Monit. 2010. V. 12. № 1. P. 58. https://doi.org/10.1039/B917298J
  19. Ting Y.F., Praveena S.M. Sources, mechanisms, and fate of steroid estrogens in wastewater treatment plants: A mini review // Environ. Monit. Assess. 2017. V. 189. № 4. P. 178. https://doi.org/10.1007/s10661-017-5890-x
  20. Briciu R.D., Kot-Wasik A., Namiesnik J. Analytical challenges and recent advances in the determination of estrogens in water environments // J. Chromatogr. Sci. 2009. V. 47. № 2. P. 127. https://dx.doi.org/10.1093/chromsci/47.2.127
  21. Massart R. Preparation of aqueous magnetic liquids in alkaline and acid media // IEEE Trans. Magn. 1981. V. 17. № 2. P. 1247. https://doi.org/10.1109/TMAG.1981.1061188
  22. Ma C., Li C., He N., Wang F., Ma N., Zhang L., Wang Z. Preparation and characterization of monodisperse core-shell Fe3O4@ SiO2 microspheres and its application for magnetic separation of nucleic acids from E. coli BL21 // J. Biomed. Nanotechnol. 2012. V. 8. № 6. P.1000. https://doi.org/10.1166/jbn.2012.1454
  23. Zhang L., He R., Gu H.C. Oleic acid coating on the monodisperse magnetite nanoparticles // Appl. Surf Sci. 2006. V. 253. № 5. P. 2611. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.05.023
  24. Fard S. M. B., Ahmadi S. H., Hajimahmodi M., Fazaeli R., Amini M. Preparation of magnetic iron oxide nanoparticles modified with imidazolium-based ionic liquids as a sorbent for the extraction of eight phthalate acid esters in water samples followed by UPLC-MS/MS analysis: An experimental design methodology // Anal. Methods. 2020. V. 12. № 1. P. 73.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема 1. Структурные формулы стероидных гормонов.

Скачать (154KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Хроматограмма смеси стандартов стероидных гормонов (эстрогены и андрогены) методом ОФ ВЭЖХ c диодно-матричным детектированием. Условия: жидкостный хроматограф LC-40 (Shimadzu), колонка: Kinetex™ 5 мкм Biphenyl 100 Å, 150 × 2.1 мм, 5 мкм, элюент: фаза А – 0.1 %-ный водный раствор муравьиной кислоты, фаза В – ацетонитрил, 0.1 %-ная HCOOH, градиентный режим элюирования. Скорость потока подвижной фазы: 0.3 мл/мин, температура термостата: 30°C.

Скачать (90KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Влияние природы диспергирующего растворителя и ионной жидкости на значения степеней извлечения стероидных гормонов (эстрона, эстрадиола, эстриола, тестостерона и прогестерона) из водных растворов.

Скачать (203KB)
Метаданные
5. Рис. 3. График Парето для факторов, влияющих на извлечение (а) тестостерона и (б) эстриола (факторы: А – значение рН раствора пробы, В – объем ацетонитрила, С – масса ионной жидкости).

Скачать (92KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Зависимость площади пика (а) тестостерона и (б) эстрадиола (после экстракции) от содержания ацетонитрила, массы ионной жидкости и значения pH раствора.

Скачать (252KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Влияние (а) концентрации соли NaCl (0–10 %, масса/объем) и (б) времени ультразвуковой обработки на эффективность извлечения стероидов.

Скачать (123KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Схема синтеза наночастиц типа “ядро-оболочка”.

Скачать (130KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Электронные микрофотографии наночастиц (а) Fe3O4@OA и (б) Fe3O4@SiO2, полученные методом СЭМ.

Скачать (161KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Кривые намагничивания наночастиц Fe3O4@OA.

Скачать (61KB)
Метаданные
11. Рис. 9. ИК-спектры наночастиц Fe3O4, Fe3O4@SiO2, Fe3O4@ОА и чистой олеиновой кислоты.

Скачать (151KB)
Метаданные
12. Рис. 10. Результаты оптимизации параметров, влияющих на извлечение аналитов методом мТФМЭ: график Парето на примере (а) эстрадиола и (б) прогестерона для факторов (обозначения факторов: А – время перемешивания, В – масса ионной жидкости, С – объем суспензии наночастиц) и зависимость площади пика (в) эстрадиола и (г) тестостерона от объема суспензии наночастиц и массы ионной жидкости.

Скачать (229KB)
Метаданные
13. Рис. 11. Выбор объема пробы для экстракции стероидов методом мТФМЭ.

Скачать (79KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025