В Ы В О Д Ы

 

1. На основании комплексного изучения закономерностей функционирования  электрохимических биосенсоров на основе холинэстеразы, иммобилизованной на различных носителях, установлено, что на аналитические характеристики определения ингибиторов помимо фермент-ингибиторной специфичности влияют процессы переноса ингибиторов через границу мембрана-раствор. Сорбция гидрофобных молекул пестицидов повышает чувствительность их определения и снижает пределы обнаружения по сравнению с использованием нативного фермента. Сорбционное накопление зависит как от гидрофобно-гидрофильного баланса на поверхности мембраны, так и от условий проведения измерения.

2. Предложены новые способы направленного изменения характеристик ферментсодержащих мембран и биосенсоров на их основе, состоящие в выборе материала носителя фермента, использовании добавок неионогенных ПАВ и проведении измерения в нестационарных условиях в потоке. 

3. Показано, что защитное действие эффекторов холинэстеразы (ионы тяжелых и токсичных металлов, гидразоны, фториды), снижающее чувствительность определения фосфорорганических пестицидов, опосредуется гидролитическими и сорбционными процессами в ферментсодержащей мембране. При иммобилизации фермента действие эффекторов ослабляется благодаря изменению рН микроокружения фермента вследствие торможения выноса продуктов ферментативной реакции в раствор и буферных свойств носителя фермента. 

4. Показано, что особенности проявления ингибирующего действия гидразониевых солей диалкилдитиофосфатов, a-аминофосфонатов и фосфорилированных каликсаренов на нативную и иммобилизованную холинэстеразу и карбоксилэстеразу (аномальная рН-зависимость сигнала, характер влияния пробоподготовки и условий измерения) обусловлены внутримолекулярными процессами взаимного связывания потенциальных центров ингибирования. Предложены новые пути оптимизации условий измерения и повышения чувствительности определения ингибиторов смешанного механизма действия.

5. Проведена развернутая сравнительная характеристика чувствительности и селективности определения приоритетных токсикантов (соли тяжелых и токсичных металлов, пестициды) с помощью холинэстеразных биосенсоров и ряда методов биотестирования, имеющих близкие операционные характеристики (оценка острой токсичности для Paramecium caudatum, подавление биолюминесценции люциферазных микроорганизмов Photobacterium phosphoreum, тушение замедленной флюоресценции хлорофилла Chlorella vulgaris), определены границы применимости холинэстеразных биосенсоров при обобщенной характеристике загрязненности природных, технологических, промышленных сточных вод.

6. Установлены особенности диагностики загрязнения тяжелыми металлами почв и осадков сточных вод. Показано, что водный и ацетоновый экстракты проявляют активирующее действие на нативную и слабое ингибирующее действие на иммобилизованную холинэстеразу, обусловленное взаимодействием подвижных форм металлов с органическим веществом осадка и экстракта. Электрохимическая обработка  экстракта и варьирование условий измерения дифференцируют сигнал, что позволяет использовать данные биохимической диагностики для характеристики относительной загрязненности осадков подвижными формами тяжелых металлов.

7. Разработаны методы экспертной оценки потенциального источника загрязнения и характера загрязнения, базирующейся на обобщенных гидрохимических, биологических показателях и антихолинэстеразной активности среды. Оценена эффективность математических методов классификации, основанных на традиционных статистических (дискриминантный анализ) и нетрадиционных нейросетевых методах (искусственные нейронные сети прямого распространения, Fuzzy ART Map).

8. Разработан комплекс простых, чувствительных и экспрессных методик полуколичественного группового определения остаточных количеств фосфорорганических соединений в воде, зерне, комбикормах и почвах, основанных на использовании стабилизированных путем включения в полисахариды препаратов холинэстеразы и карбоксилэстеразы, а также биосенсоров со сменными накладными мембранами из нейлона, нитрата целлюлозы и кальки чертежной. 

9. Предложены новые способы пробоподготовки для ферментативного определения тионовых пестицидов, основанные на их электрохимическом окислении до кислородных аналогов, а также упрощенные способы экстракции, не требующие  удаления органического растворителя при последующем ферментативном определении пестицидов.

 

 Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Галяметдинов Ю.Г.,  Евтюгин Г.А., Латыпова В.З., Сунцов Е.В. Ферментный электрод для определения концентрации тиохолиновых эфиров./ Авт.свид. СССР №1741047 от 15.02.92 г.

2. Соколова С.А., Евтюгин Г.А.,  Искандеров Р.Р,  Старцева А.И., Смирнова В.У., Рыдванский Ю.В., Котов Ю.С., Патин С.А. Тестирование качества вод с помощью иммобилизованной холинэстеразы.//"Влияние антропогенного фактора на экосистему озер". Сб.научн.трудов ГосНИОРХ 1990. № 312. С.122-136.

3. Евтюгин Г.А.,  Смирнова В.У.,  Рыдванский Ю.В.,  Пунегова Л.Н.,  Марченко Г.А. Экспресс-оценка качества вод с помощью иммобилизованной холинэстеразы. /В кн. Эколого-токсикологическая характеристика г.Казани и пригородной зоны. Казань, Изд-во КГУ: 1991. С.126-131.

4. Никольская Е.Б., Евтюгин Г.А. Применение холинэстераз в аналитической химии.// Журн.аналит.химии. 1992. Т.47. № 8. С.1358-1378. 

5. Никольская Е.Б., Евтюгин Г.А. Ферментные методы мониторинга объектов окружающей среды. // Казанск.мед.журн. 1992. Т.73. № 4. С.285-289.

6. Nikolskaya E.B., Evtugyn G.A., Budnikov H.C.Development and application of potentiometric and amperometric cholinesterase electrodes for environmental analysis. //Current Separations. 1993. V.12. № 2. P.122. 

7. Никольская Е.Б., Евтюгин Г.А., Шеховцова Т.Н. Проблемы и перспективы применения ферментов в анализе объектов окружающей среды.// Журн.аналит.химии. 1994. Т.49. № 5. С.452-462.

8. Никольская Е.Б., Евтюгин Г.А., Святковский А.В., Искандеров Р.Р., Сунцов Е.В., Прокопов А.А.,  Моралев С.Н., Кормилицын Б.Н., Латыпова В.З. Тестовое устройство для обнаружения микроколичеств фосфорорганических пестицидов и лекарственных препаратов антихолинэстеразного действия.// Журн.аналит.химии. 1994. Т.49. № 4. С.374-381.

9. Никольская Е.Б., Евтюгин Г.А., Искандеров Р.Р., Латыпова В.З. Потенциометрические сенсоры для определения ингибиторов холинэстераз.// Журн.аналит.химии. 1996. Т.51. № 5. С.561-565.

10. Евтюгин Г.А., Будников Г.К., Галяметдинов Ю.Г., Сунцов Е.В. Амперометрическое определение эфиров тиохолина в присутствии бутирилхолинэстеразы.// Журн. аналит. химии. 1996. Т.51. № 4. С.424-427.

11. Budnikov H.C., Evtugyn G.A. Electrochemical biosensors for inhibitor determination: selectivity and sensitivity control.// Electroanalysis. 1996. V.8. № 8-9. P.817-820.

12. Evtugyn G.A., Budnikov H.C., Nikolskaya E.B. Influence of surface-active compounds on the response and sensitivity of cholinesterase biosensors for inhibitor determination. // Analyst. 1996. V.121. № 12. P.1911-1915.

13. Евтюгин Г.А., Стойкова Е.Е., Искандеров Р.Р., Никольская Е.Б., Будников Г.К. Электрохимическая пробоподготовка в ферментативном определении ингибиторов холинэстераз.// Журн.аналит.химии. 1997. Т.52. № 1. С.6-10.

14. Евтюгин Г.А., Стойкова Е.Е., Никольская Е.Б., Будников Г.К.  Влияние ионов металлов на колориметрическое определение необратимых ингибиторов холинэстеразы.// Журн.аналит.химии. 1997. Т.52. № 2. С.188-192.

15. Evtugyn G.A., Rizaeva E.P., Stepanova N.Ju., Petrov A.M. Preliminary testing of waste and sewage waters based on cholinesterase biosensor.// Environ.Radiology Applied Ecology. 1997. V.3. № 1. P.7-12.

16. Evtugyn G.A., Rizaeva E.P., Stoikova E.E., Budnikov H.C. The application of cholinesterase potentiometric biosensor for preliminary screening of the toxicity of waste waters.// Electroanalysis. 1997. V.9. № 14. 1124-1128.

17. Budnikov H.C., Evtugyn G.A. Sensitivity and selectivity of electrochemical biosensors for inhibitor determination./ NATO ASI Series Partnership Sub-Series 1997. V.38. Biosensors for Direct Monitoring of Environmental Pollutants in Field. Kluwer. Dordrecht. P.239-253.

18. Евтюгин Г.А., Ряписова Л.В., Стойкова Е.Е., Кашеварова Л.Б., Фридланд С.В.,  Латыпова В.З. Ферментативное определение гидразониевых солей диалкилдитиофосфорных кислот.// Журн.аналит.химии. 1998. Т.53. № 9. С.978-985.

19. Evtugyn G.A., Budnikov H.C., Nikolskaya E.B. Sensitivity and selectivity of electrochemical enzyme sensors for inhibitor determination. // Talanta. 1998. V.46. № 5. P.465-484.

20. Evtugyn G.A., Ivanov A.N., Gogol E.V., Marty J.L., Budnikov H.C. Amperometric flow-through biosensor for the determination of cholinesterase inhibitors.// Anal.Chim.Acta. 1999. V.385. № 1-3. P.13-21.

21. Евтюгин Г.А., Стойкова Е.Е., Стойков И.И., Будников Г.К., Антипин И.С., Коновалов А.И. Ферментативное определение a-аминофосфонатов с помощью бутирилхолинэстеразы и карбоксилэстеразы.// Журн.аналит.химии. 1999. Т.54. № 3. С.321-328.

22. Евтюгин Г.А., Муслинкина Л.А., Будников Г.К., Казакова Э.Х. Потенциометрический холинэстеразый биосенсор с мембраной, модифицированной каликс-[4]резорцинолареном.//  Журн.аналит.химии. 1999. Т.54. № 4. С.418-423.

23. Будников Г.К., Евтюгин Г.А., Ризаева Е.П., Иванов А.Н.,  Латыпова В.З. Сравнительная оценка электрохимических биосенсоров для определения ингибиторов - загрязнителей окружающей среды.// Журн.аналит.химии. 1999. Т.54. № 9. С.973-982.

 

| Диагностика загрязнения | В начало |