ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТИЛПАРАБЕНА В ГЛАЗНЫХ КАПЛЯХ Российский патент 2024 года по МПК G01N27/49 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к определению веществ с помощью электрохимических средств путем определения электрохимических параметров, и может быть использовано для определения метилапарабена в глазных каплях.

Метилпарабен (Е218) широко применяется в качестве консерванта в косметических средствах и лекарственных препаратах. Для контроля содержания метилпарабена в различных объектах активно применяются электрохимические методы.

Известен способ определения метилпарабена в косметическом креме методом дифференциально-импульсной вольтамперометрии на стеклоуглеродном электроде, модифицированном полипирролом [Madakba, S., Kamiloğlu, Ş., Yetimoğlu, E.K. Determination of Methylparaben by Differential Pulse Voltammetry Using a Glassy Carbon Electrode Modified with Polypyrrole // Journal of Analytical Chemistry. - Vol. 70. - P. 725-730]. Измерения проводят в трехэлектродной ячейке с использованием модифицированного полипирролом стеклоуглеродном электроде в качестве индикаторного и платинового и каломельного электродов в качестве вспомогательного и электрода сравнения соответственно. Нанесение пленки полипиррола проводят при помощи электрополимеризации, осуществляемой в режиме циклической вольтамперометрии в диапазоне потенциалов от -0,5 В до +1,5 В при скорости сканирования 100 мВ/с из раствора мономера пиррола в ацетонитриле. Стандартный раствор метилпарабена готовят в смеси ацетонитрила и дистиллированной воды в соотношении 1 к 9. Далее в электрохимическую ячейку, содержащую 10 см³ раствора фонового электролита, представляющего собой смесь ацетонитрила и буферного раствора Бриттона-Робинсона с рН 5,0 (1:9), помещают модифицированный электрод, вспомогательный и электрод сравнения. После получения доказательств чистоты фонового электролита вносят добавку анализируемого образца и регистрируют сигнал электроокисления метилпарабена при потенциале +0,8 В. Все измерения проводят в инертной атмосфере газообразного азота. Линейная зависимость тока электроокисления метилпарабена от его концентрации наблюдается в интервале 1⋅10^-5 - 5⋅10^-3 моль/дм³ с пределом обнаружения 8⋅10^-6 моль/дм³.

Недостатком способа является трудоемкость и длительность модификации рабочего электрода перед измерением, использование органического растворителя ацетонитрила в составе фонового электролита и для приготовления стандартного раствора метилпарабена.

Известен способ определения метилпарабена в моче методом квадратно-волновой вольтамперометрии на золотом электроде [Naik, K.M., Nandibewoor, S.T. Electroanalytical method for the determination of methylparaben // Sensors and Actuators A: Physical. - 2012. - Vol. 212. - P. 127-132]. Используют трехэлектродную ячейку, состоящую из золотого индикаторного электрода, платинового и хлоридсеребряного электродов, применяемых в качестве вспомогательного и электрода сравнения соответственно. Стандартный раствор метилпарабена готовят в метаноле. В электрохимическую ячейку помещают три электрода, 10 см³ раствора 0,2 М фосфатного буферного раствора с рН 7,0, проводят регистрацию вольтамперограмм фонового электролита, далее в ячейку вносят аликвоту анализируемого образца и регистрируют сигнал электроокисления метилпарабена при потенциале +0,93 В при скорости сканирования потенциала 50 мВ/с в диапазоне потенциалов от 0,0 до +1,4 В. Линейная зависимость градуировочной характеристики наблюдается в интервале 4⋅10^-5-1·10^-3 моль/дм³ с пределом обнаружения 1,71⋅10^-6 моль/дм³.

Недостатком способа является наличие мешающего влияния хлоридов, образующих с золотом прочные комплексные соединения, что влияет на точность и правильность определения, а также использование органического растворителя метанола для приготовления стандартного раствора метилпарабена.

Известен способ определения метилпарабена методом дифференциально-импульсной полярографии в фармацевтических препаратах (Левопронт, Ибуфен) на дисковом микроэлектроде из углеродного волокна в ледяной уксусной кислоте, содержащей 20% ацетонитрила и 0,1 моль/дм³ ацетата натрия в качестве фонового электролита [Michalkiewicz, S., Jakubczyk, M., Skorupa, A. Voltammetric Determination of Total Content of Parabens at a Carbon Fiber Microelectrode in Pharmaceutical Preparations // Int. J. Electrochem. Sci. - 2016. - Vol. 11. - P. 1661 -1675]. Это способ принят за прототип изобретения. Определение проводят в трёхэлектродной ячейке, в качестве индикаторного используют дисковый микроэлектрод из углеродного волокна, в качестве вспомогательного и электрода сравнения - платиновый и хлоридсеребряный электроды соответственно. Стандартный раствор метилпарабена готовят в фоновом электролите. В ячейку вносят 5 см³ раствора фонового электролита (смесь ледяной уксусной кислоты, ацетонитрила, ацетата натрия), регистрируют вольтамперограммы фонового электролита в диапазоне потенциалов от 0 до +1,5 В при скорости развертки потенциала 20 мВ/с, вносят аликвоту анализируемого образца и регистрируют анодный пик электроокисления метилпарабена при потенциале +1,06 В. Линейность градуировочной характеристики соблюдается в интервале 5,85⋅10^-6-2,69⋅10^-4 моль/дм³ с пределом обнаружения 5,26⋅10^-7 моль/дм³.

Недостатками данного способа являются использование органического растворителя ацетонитрила в составе фонового электролита, сложность регенерации поверхности микроэлектродов из углеродного волокна вследствие малой площади поверхности микроэлектродов (35,4 мкм в диаметре).

Техническим результатом предложенного способа является разработка вольтамперометрического способа количественного определения метилпарабена в глазных каплях методом анодной вольтамперометрии.

Вольтамперометрический способ количественного определения метилпарабена в глазных каплях, также как в прототипе, включает использование трехэлектродной электрохимической ячейки, содержащей фоновый электролит, в которую помещают индикаторный, вспомогательный и хлоридсеребряный электрод сравнения, регистрируют вольтамперограмму фонового электролита, затем последовательно вносят аликвоты глазных капель и стандартных добавок раствора метилпарабена, проводят регистрацию анодных вольтамперограмм электроокисления метилпарабена относительно хлоридсеребряного электрода сравнения, концентрацию метилпарабена определяют по высоте анодного пика методом стандартных добавок.

Согласно изобретению, в качестве индикаторного электрода используют механически очищенный дисковый импрегнированный графитовый электрод. В качестве вспомогательного электрода используют хлоридсеребряный электрод. В качестве фонового электролита используют буферный раствор Бриттона-Робинсона с рН 6,02. Проводят предварительное электронакопление в течение 20 с при потенциале -1,0 В, перемешивают в течение 10 с и успокаивают раствор в течение 20 с, регистрируют анодную вольтамперограмму раствора фонового электролита в диапазоне развертки потенциалов от +0,5 до +1,2 В при скорости 80 мВ/с. После внесения аликвот глазных капель и стандартных добавок раствора метилпарабена ведут электронакопление при указанных режимах, а регистрацию вольтамперограмм электроокисления метилпарабена ведут при потенциале 0,87±0,05 В в режиме первой производной.

Вольтамперометрический способ количественного определения метилпарабена в глазных каплях на немодифицированном импрегнированном графитовом электроде является простым в исполнении, экспрессным и селективным. Время анализа составляет не более 20 минут.

На фиг. 1 представлена структурная формула метилпарабена.

На фиг. 2 представлены вольтамперограммы электроокисления метилпарабена в зависимости от его концентрации в буферном растворе Бриттона-Робинсона (рН 6,02) на импрегнированном графитовом электроде относительно хлоридсеребряного электрода (1 моль/л KCl), при скорости сканирования потенциала 80 мВ/с, где 1 - вольтамперограмма фонового электролита.

На фиг. 3 приведена градуировочная зависимость интенсивности тока электроокисления метилпарабена от его концентрации на импрегнированном графитовом электроде в буферном растворе Бриттона-Робинсона (рН 6,02).

На фиг. 4 приведены вольтамперограммы определения метилпарабена в глазных каплях «Тауфон» на импрегнированном графитовом электроде в буферном растворе Бриттона-Робинсона рН 6,02, где 1 - фоновая кривая; 2 - добавка образца глазных капель «Тауфон» объемом 0,04 см³; 3,4 - добавки стандартного раствора метилпарабена С=0,0001 моль/дм³ объемом 0,5 см³.

В таблице 1 представлены результаты количественного метилпарабена методом стандартных добавок в глазных каплях «Тауфон».

Использовали стандартный образец метилпарабена с содержанием основного действующего вещества 99,8% (Sigma Aldrich, США) (фиг. 1).

Для приготовления исходного раствора концентрацией 0,01 моль/дм³ брали навеску метилпарабена массой 0,076 г, помещали в мерную колбу вместимостью 50 см³, растворяли в смеси этилового спирта и воды (1:1) и доводили до метки водно-этанольной смесью. Далее готовили рабочий раствор метилпарабена с концентрацией 0,0001 моль/дм³. Для этого дозатором отбирали 0,5 см³ исходного раствора метилпарабена с концентрацией 0,01 моль/дм³, помещали в мерную колбу вместимостью 50 см³ и доводили до метки водно-этанольной смесью (1:1).

Для приготовления кислой части буферного раствора Бриттона-Робинсона брали навеску 2,4732 г борной кислоты, 2,65 мл ортофосфорной кислоты и 5,69 мл уксусной кислоты, помещали в мерную колбу вместимостью 1000 см³, растворяли в небольшом количестве дистиллированной воды и доводили объем раствора до метки дистиллированной водой. Для приготовления основной части буферного раствора Бриттона-Робинсона (0,2М NaOH) брали навеску NaOH массой 8 г, помещали в мерную колбу вместимостью 1000 см³, растворяли в небольшом количестве дистиллированной воды и доводили до метки дистиллированной водой. Для создания необходимого значения рН, к кислой части буферной смеси постепенно добавляли 0,2М NaOH. Регистрировали изменение рН с помощью рН-метра.

В качестве рабочего электрода использовали дисковый импрегнированный графитовый электрод, представляющий собой стержень из спектроскопического графита, пропитанный парафином (ООО «ЮМХ» (Томск, Россия)). Поверхность электрода регенерировалась механической полировкой на фильтровальной бумаге [Khristunova E. et al. Electrochemical immunoassay for the detection of antibodies to tick-borne encephalitis virus by using various types of bioconjugates based on silver nanoparticles //Bioelectrochemistry. - 2020. - Т. 135. - С. 107576].

Далее в кварцевый стаканчик вместимостью 20 см³ вносили 10 см³ раствора фонового электролита - буферного раствора Бриттона-Робинсона с рН 6,02 и помещали в электрохимическую ячейку вольтамперометрического анализатора (ТА-Lab, OOO "Томьаналит", г. Томск). В раствор фонового электролита опускали рабочий импрегнированный графитовый электрод, хлоридсеребряные вспомогательный и электрод сравнения.

Затем проводили электронакопление в течение 20 с при потенциале -1,0 В, перемешивали раствор в течение 10 с, успокаивали раствор в течение 20 с и регистрировали анодные вольтамперограммы фонового электролита в постояннотоковом режиме развертки потенциала в диапазоне от +0,5 до +1,2 В при скорости сканирования потенциала 80 мВ/с в режиме первой производной. Отсутствие каких-либо пиков на вольтамперограммах свидетельствовало о чистоте раствора фонового электролита (Фиг. 2, пунктирная линия).

После регистрации вольтамперограммы фона приступали к анализу либо модельных растворов для построения градуировочного графика, либо образцов глазных капель для определения содержания метилпарабена. Электронакопление проводили каждый раз при одних и тех же условиях после внесения аликвоты анализируемых образцов в фоновый электролит.

Для определения линейной области зависимости тока пика от концентрации метилпарабена в раствор фонового электролита последовательно вносили 7 добавок рабочего раствора метилпарабена (0,0001 моль/дм³) для достижения концентрации в ячейке от 0,001 до 0,02 ммоль/дм³. После каждой добавки проводили электронакопление, перемешивание и успокоение раствора, затем регистрировали анодные вольтамперограммы в режиме первой производной в диапазоне развертки потенциала от +0,5 до +1,2 В при скорости 80 мВ/с (фиг. 2, сплошные линии). Анодные пики окисления метилпарабена регистрировали при потенциале 0,87±0,05 В.

Измеряли высоту анодного пика электроокисления метилпарабена при потенциале 0,87±0,05 В и строили градуировочный график зависимости высоты анодного пика от концентрации метилпарабена в электрохимической ячейке (фиг. 3). График имеет линейную зависимость тока пика от концентрации метилпарабена в диапазоне от 0,001 до 0,02 ммоль/дм³ с коэффициентом корреляции R²=0,9979. Предел обнаружения метилпарабена предложенным способом составляет 2,4⋅10^-7 моль/дм³. Данный диапазон концентраций определяет рабочую область определения метилпарабена предложенным способом.

В качестве объектов исследования использовали глазные капли, содержащие в своем составе в качестве одного из вспомогательных компонентов только метилпарабен, так как присутствие в анализируемом образце этил- или пропилпарабена оказывает мешающее влияние на сигнал электроокисления метилпарабена.

Для определения содержания метилпарабена в глазных каплях «Тауфон» после получения доказательств отсутствия загрязнителей в фоновом электролите и воспроизводимой фоновой кривой (фиг. 4 кривая 1), количественно дозатором вносили аликвоту исследуемого образца глазных капель «Тауфон» объемом 0,04 см³. Проводили электронакопление и регистрировали анодную вольтамперограмму в диапазоне потенциалов от +0,5 до +1,2 В при скорости развертки потенциала 80 мВ/с (фиг. 4 кривая 2). Значение тока электроокисления метилпарабена измеряли при потенциале +0,87±0,05 В. Затем последовательно дозатором вносили в электрохимическую ячейку две добавки стандартного раствора метилпарабена концентрацией 0,0001 моль/дм³ объемом 0,5 см³. После внесения каждой добавки проводили электронакопление и регистрировали анодные вольтамперограммы, измеряя значение тока электроокисления метилпарабена при потенциале +0,87±0,05 В (фиг. 4 кривые 3,4).

После регистрации всех вольтамперограмм измеряли ток электроокисления метилпарабена в глазных каплях и стандартных образцах. Содержание метилпарабена рассчитывали по формуле:

;

где С_ст - концентрация стандартного раствора метилпарабена в электрохимической ячейке;

I_x - интенсивность тока электроокисления метилпарабена в глазных каплях «Тауфон»;

I_ст+x - интенсивность тока электроокисления метилпарабена с добавкой стандартного раствора.

Были определены концентрации метилпарабена в глазных каплях «Тауфон» равные 0,98±0,13 (содержание метилпарабена в глазных каплях «Тауфон»), 1,52±0,23, 2,02±0,28 мг/см³, что согласуется с заявленным производителем и введенным количеством метилпарабена. В таблице 1 представлены результаты количественного определения метилпарабена в глазных каплях «Тауфон» методом введено-найдено при n=3, P=0,95, где n - число параллельных определений; P - доверительная вероятность (вероятность охвата). По значениям среднеквадратичного отклонения S_r можно сделать вывод об удовлетворительных результатах, полученных с помощью предложенного способа.

Таблица 1 Проба Содержание метилпарабена, мг/см³ (n=3, p=0,95) Среднеквадратичное отклонение,
S_r В пробе Введено Найдено Капли глазные «Тауфон» 1,0 - 0,98±0,13 0,06 0,50 1,52±0,23 0,04 1,00 2,02±0,28 0,07

Изобретение относится к области аналитической химии. Раскрыт вольтамперометрический способ количественного определения метилпарабена в глазных каплях, включающий использование трехэлектродной электрохимической ячейки, содержащей фоновый электролит, в которую помещают индикаторный, вспомогательный и хлоридсеребряный электрод сравнения, регистрируют вольтамперограмму фонового электролита, затем последовательно вносят аликвоты глазных капель и стандартных добавок раствора метилпарабена, проводят регистрацию анодных вольтамперограмм электроокисления метилпарабена относительно хлоридсеребряного электрода сравнения, концентрацию метилпарабена определяют по высоте анодного пика методом стандартных добавок, где в качестве индикаторного электрода используют механически очищенный дисковый импрегнированный графитовый электрод, в качестве вспомогательного электрода используют хлоридсеребряный электрод, в качестве фонового электролита используют буферный раствор Бриттона-Робинсона с рН 6,02, проводят предварительное электронакопление в течение 20 с при потенциале -1,0 В, перемешивают в течение 10 с и успокаивают раствор в течение 20 с, регистрируют анодную вольтамперограмму раствора фонового электролита в диапазоне развертки потенциалов от +0,5 до +1,2 В при скорости 80 мВ/с, причем после внесения аликвот глазных капель и стандартных добавок раствора метилпарабена ведут электронакопление при указанных режимах, а регистрацию вольтамперограмм электроокисления метилпарабена ведут при потенциале 0,87±0,05 В в режиме первой производной. Изобретение обеспечивает разработку вольтамперометрического способа количественного определения метилпарабена в глазных каплях методом анодной вольтамперометрии. 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Вольтамперометрический способ количественного определения метилпарабена в глазных каплях, включающий использование трехэлектродной электрохимической ячейки, содержащей фоновый электролит, в которую помещают индикаторный, вспомогательный и хлоридсеребряный электрод сравнения, регистрируют вольтамперограмму фонового электролита, затем последовательно вносят аликвоты глазных капель и стандартных добавок раствора метилпарабена, проводят регистрацию анодных вольтамперограмм электроокисления метилпарабена относительно хлоридсеребряного электрода сравнения, концентрацию метилпарабена определяют по высоте анодного пика методом стандартных добавок, отличающийся тем, что в качестве индикаторного электрода используют механически очищенный дисковый импрегнированный графитовый электрод, в качестве вспомогательного электрода используют хлоридсеребряный электрод, в качестве фонового электролита используют буферный раствор Бриттона-Робинсона с рН 6,02, проводят предварительное электронакопление в течение 20 с при потенциале -1,0 В, перемешивают в течение 10 с и успокаивают раствор в течение 20 с, регистрируют анодную вольтамперограмму раствора фонового электролита в диапазоне развертки потенциалов от +0,5 до +1,2 В при скорости 80 мВ/с, причем после внесения аликвот глазных капель и стандартных добавок раствора метилпарабена ведут электронакопление при указанных режимах, а регистрацию вольтамперограмм электроокисления метилпарабена ведут при потенциале 0,87±0,05 В в режиме первой производной.