Специалисты Санкт-Петербургского государственного университета в области химии предложили инновационный метод создания ионоселективных оптодов – оптических датчиков для анализа жидкостей. Эта технология значительно упрощает и удешевляет производство химических сенсоров, сохраняя при этом их высокую точность.
Ионоселективные оптоды – это полимерные оптические датчики, которые определяют концентрацию ионов в растворах по изменению цвета специального красителя – хромоионофора. Благодаря простоте использования, возможности быстрого анализа и легкой интерпретации результатов они широко применяются в аналитической химии. Например, их используют для контроля качества воды, анализа крови и других биологических жидкостей, мониторинга промышленных процессов и экологических исследований.
Основные преимущества таких сенсоров – это высокая чувствительность, избирательность к определенным ионам и стабильность работы, что позволяет быстро получать точные данные.
Существующие методы создания сенсоров предполагают использование длинных алкильных заместителей в молекулах индикаторов. Это повышает их эффективность, но делает синтез и очистку продуктов трудоемкими и дорогостоящими. Химики Санкт-Петербургского университета разработали новый подход к синтезу таких соединений.
«Мы предложили соединять водорастворимые красители, которые меняют цвет в зависимости от кислотности среды, с гидрофобными алкиламмониевыми солями. Это позволяет создать устойчивые ионные пары, которые можно использовать в многоразовых полимерных датчиках. Широкий выбор компонентов для таких ионных пар позволяет легко регулировать физико-химические свойства полученных соединений, что значительно упрощает процесс синтеза и снижает затраты на производство хромоионофоров с регулируемой кислотностью», – объясняет доцент кафедры физической химии СПбГУ Мария Пешкова.
В ходе исследования ученые также выявили важные закономерности, например, зависимость свойств индикатора от типа исходного красителя и противоиона. Чем ниже гидрофильность компонентов ионной пары, тем стабильнее работает датчик в измеряемых образцах.
Еще одно преимущество разработки СПбГУ – это то, что созданные датчики практически не реагируют на посторонние соли в растворе, что позволяет использовать их даже в сложных средах, таких как природные воды, кровь и промышленные стоки. Кроме того, меняя кислотность индикатора, можно настроить чувствительность датчика под конкретные задачи.
Тестирование новых сенсоров было проведено в прибрежных водах Черного моря во время ноябрьской химической смены в образовательном центре «Сириус». В отличие от обычных оптических сенсоров, которые реагируют на посторонние ионы, новые разработки дают более точные результаты в реальных условиях.
Работа выполнена в рамках гранта Российского научного фонда «Разработка и экспериментальная апробация безградуировочных оптических сенсоров, потенциально применимых для ранней экспресс-диагностики муковисцидоза».
Источник: портал «Научная Россия»
распечатать статью