Диссертация

Высокочувствительное и селективное определение H2O2 представляет собой важную аналитическую задачу. Пероксид водорода является продуктом радиолиза в охлаждающем контуре атомных электростанций, широко применяется для обеззараживания сточных вод и отбеливания в целлюлозно-бумажном производстве. Неизбежно попадая с промышленными выбросами в окружающую среду, Н2О2 негативно влияет на экологию. H2O2 рассматривается как важный аналит в клинической диагностике, являясь наиболее стабильным маркером оксидативного стресса, апоптоза клеток и патогенезов, включая онкологические заболевания, осложнения диабета и др. Мониторинг концентрации Н2О2 позволяет неинвазивно диагностировать наличие и тяжесть ряда пульмонологических заболеваний, а также контролировать эффективность проводимого лечения. Помимо этого, пероксид водорода является продуктом ферментативных реакций с участием оксидаз (используемых в качестве биочувствительного элемента в 90% коммерческих ферментных сенсоров), а его определение обеспечивает высокую чувствительность соответствующих биосенсоров. Среди известных методов определения Н2О2 наиболее чувствительным и селективным является метод амперометрии с использованием электродов на основе гексацианоферрата (II) железа (III) (берлинской лазури, БЛ), позволяющий работать в рекордно широком (вплоть до 7 порядков величины) диапазоне концентраций аналита. Уникальное сочетание высоких чувствительности и селективности в присутствии кислорода, присущее сенсорам на основе БЛ, задало вектор множества исследований, нацеленных на поиск более эффективных катализаторов среди аналогов БЛ. Действительно, прочие представители класса гексацианоферратов (ГЦФ) переходных металлов обладают более высокими механической и операционной стабильностью, однако имеющиеся в литературе данные об их каталитической активности разрознены и противоречивы. Также остается открытым вопрос о природе наблюдаемой электрокаталитической активности ГЦФ в реакции восстановления Н2О2. Природными катализаторами восстановления пероксида водорода являются ферменты пероксидазы. К их использованию редко прибегают при конструировании электрохимических (био)сенсоров, тем не менее пероксидаза – фермент, наиболее часто используемый в качестве каталитической метки в иммуноанализе. Строгие требования к хранению и использованию биокатализатора делают перспективным использование его искусственных аналогов, в том числе неорганических наночастиц, или нанозимов. Несмотря на сообщаемую в литературе достаточно высокую пероксидазную активность нанозимов, их применение для решения практических аналитических задач невозможно: известные наночастицы неактивны в физиологических рН и зачастую неселективны в процессе восстановления Н2О2. В соответствии с вышесказанным можно заключить, что синтез высокоэффективных электрокаталитических покрытий и нанозимов на основе гексацианоферратов переходных металлов является важной фундаментальной и практической задачей современной аналитической химии, решение которой позволит преодолеть барьеры создания новых (био)сенсоров и систем анализа.