Основанный на полимерных оптодах мобильный цветометрический экспресс-анализ природных и техногенных объектов на содержание опасных веществ

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 14-19-00926

НазваниеОснованный на полимерных оптодах мобильный цветометрический экспресс-анализ природных и техногенных объектов на содержание опасных веществ

Руководитель Муравьев Сергей Васильевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" , Томская обл

Конкурс №1 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-701 - Электронная элементная база информационных систем

Ключевые слова анализ состава веществ, цветометрический сенсор, цифровой цветометрический анализ, полиметакрилатная матрица, хемометрические методы

Код ГРНТИ59.35.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Оптические химические сенсоры играют важную роль в промышленном и экологическом мониторинге, благодаря их малой стоимости, возможности миниатюризации и гибкости. Среди различных типов оптических химических сенсоров особой привлекательностью обладают колориметрические сенсоры (оптоды), т.к. они способны распознавать аналиты с помощью изменения (интенсивности) цвета, что позволяет получать визуально наблюдаемый и сравнительно легко измеримый аналитический сигнал. Измерение аналитического сигнала возможно не только с помощью стандартного спектрофотометрического оборудования, но и с применением современных технических решений, таких как портативные оптоволоконные спектрометры, соединенные с мобильным компьютером или смартфоном. Можно было бы пользоваться и простым визуальным определением без использования дорогостоящего оборудования. Однако, последний метод не может обеспечить точность определения, сравнимую с точностью спектрофотометрии. Поэтому видимые изменения цвета должны измеряться инструментальным способом с помощью, например, сканера, датчика цвета, цифровой камеры и т.п. Изображение оптода вводится в компьютер, где цвет обрабатывается и интерпретируется с помощью специального программного обеспечения. Использование цифровой обработки оптических сигналов в последние годы широко внедряется в аналитические измерения, благодаря возможности быстрого и прямого определения одновременно нескольких веществ. Оптоды обычно используют реагенты, иммобилизованные в твердую матрицу в форме монолита или пленки. Эти реагенты обеспечивают экстракцию аналита в чувствительный материал и генерацию оптического сигнала, пропорционального изменению концентрации аналита. Выбор материала матрицы зависит от таких параметров как восприимчивость к аналиту, механическая прочность, иммобилизирущая способность. В качестве матрицы можно использовать различные сорбенты, например, полимерные матрицы, целлюлозу или силикагель. Перспективным типов оптода является оптически прозрачная полимерная матрица, т.к. ее оптическая плотность может быть легко измерена. Другими преимуществами полимерных материалов являются высокая механическая прочность, химическая устойчивость, обрабатываемость и возможность простого встраивания в средство измерения. Поэтому ряд научных групп в мире проводит исследования по созданию прозрачных оптодов, способных сохранять как аналитические свойства иммобилизованных реагентов, так и оптические свойства исходной матрицы В данном проекте предлагается использовать прозрачную полиметакрилатную матрицу (ПММ) для физической иммобилизации аналитических реагентов. Этот материал позволяет обеспечить сочетание иммобилизации в твердой фазе без потери прозрачности и способности реагентов участвовать в аналитической реакции, сопровождаемой оптическим эффектом. После контакта ПММ с раствором, содержащим определяемый компонент, в оптоде формируется окрашенный координационно-насыщенный комплекс, цвет которого взаимно-однозначно соответствует содержанию определяемого компонента в образце. Конкретный цвет зависит от реагента и определяемого компонента, а его интенсивность – от количества компонента. Оптический сигнал с полимерного оптода с помощью сканера или датчика цвета можно вводить в компьютер для оцифровки и обработки.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Муравьев С.В. Irreversibility of a measurement procedure Journal of physics: conference series, 588 (2015) 012050 (год публикации - 2014)
10.1088/1742-6596/588/1/012050

2. Гавриленко Н.А., Саранчина Н.В., Гавриленко М.А. Colorimetric Sensor Based on Silver Nanoparticle – Embedded Polymethacrylate Matrix Advanced Materials Research, vol. 1040, pp. 923-927 (год публикации - 2014)
10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.923

3. Гавриленко М.А., Бурьметьева М., Гавриленко Н.А. Sorption of Rhodamine into Polymer Block Matrix Advanced Materials Research, vol. 1040, pp. 437-441 (год публикации - 2014)
10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.437

4. Гавриленко М., Гавриленко Н. Fluorobenzene acids solid phase extraction for chromatographic analysis of oil tracer agents Mendeleev Communications, Volume 25, Issue 2, 1 March 2015, Pages 159-160 (год публикации - 2015)
10.1016/j.mencom.2015.03.030

5. Гавриленко М.А., Касымова Т.А., Гавриленко Н.А. Solid Phase Sorption of Phenols on Metals Acetylacetonates Procedia Chemistry, vol. 10, pp. 103-107 (год публикации - 2014)
10.1016/j.proche.2014.10.019

6. Гавриленко Н.А., Саранчина Н.В., Гавриленко М.А. Твердофазно-спектрофотометрическое определение селена (IV) с использованием дитизона, иммобилизованного в полиметакрилатной матрице Аналитика и контроль, № 4, с. 424-429 (год публикации - 2014)

7. Гавриленко Н.А., Саранчина Н.В., Гавриленко М.А. Polymethacrylate Colorimetric Sensor for Evaluation of Total Antioxidant Capacity Procedia Chemistry, vol. 10, pp. 97-102 (год публикации - 2014)
10.1016/j.proche.2014.10.018

Публикации

1. Спиридонова А.С., Силушкин С.В. Сравнение моделей цвета для цифрового цветометрического анализа с помощью оптических сенсоров Датчики и системы, № 3 (190), С. 15-18 (год публикации - 2015)

2. Муравьев С.В., Худоногова Л.И. Multisensor accuracy enhancement on the base of interval voting in form of preference aggregation in WSN for ecological monitoring The 7th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems (ICUMT 2015), 6-8 October, 2015, Brno, Czech Republic, pp. 293-297 (год публикации - 2015)
10.1109/ICUMT.2015.7382445

3. Гавриленко Н.А., Саранчина Н.В., Гавриленко М.А. A Colorimetric Sensor Based on a Polymethacrylate Matrix with Immobilized 1-(2-Pyridylazo)-2-Naphthol for the Determination of Cobalt Journal of Analytical Chemistry, Vol. 70, No. 12, pp. 1475–1479 (год публикации - 2015)
10.1134/S1061934815120060

4. Саранчина Н.В., Гавриленко Н.А., Суханов А.В., Муравьев С.В. Colorimetric polymer sensor for determination of chromium (VI): comparison of estimation methods of the visible color changes Proceedings of XXI IMEKO World Congress “Measurement in Research and Industry”, August 30 - September 4, 2015, Prague, Czech Republic (год публикации - 2015)

5. Газиева Е.А., Гавриленко Н.А., Касымова Т.А., Гавриленко М.А. Sensor Based on Metals Acetylacetonates for Determination of Organic Substances Vapour in the Atmosphere Key Engineering Materials, Vol. 670, pp. 241-245 (год публикации - 2016)
10.4028/www.scientific.net/KEM.670.241

6. Фаустова Ж.В., Слижов Ю.Г., Гавриленко М.А., Гавриленко Н.А., Терентьев Р.А. Determination Of Antioxidant Composition In Berry Juices Using Solid Phase Extraction With Copper Phthalocyanine Key Engineering Materials, Vol. 670, pp. 213-217 (год публикации - 2016)
10.4028/www.scientific.net/KEM.670.213

Публикации

1. Гавриленко Н.А. Полиметакрилатные оптические колориметрические сенсоры. I. Ионы металлов. Санкт-Петербург: Химиздат, 2016.-154 с. (год публикации - 2016)

2. Муравьев С.В., Худоногова Л.И., Маринушкина И.А. Representation of interval data by weak orders yields robustness of the data fusion outcomes Journal of Physics: Conference Series. (год публикации - 2016)

3. Крылова Е., Гавриленко Н., Саранчина Н.В., Гавриленко М. Novel colorimetric sensor for cupric reducing antioxidant capacity (CUPRAC) measurement Procedia Engineering (год публикации - 2016)
10.1016/j.proeng.2016.11.120

4. Муравьев С.В., Спиридонова А.С., Гавриленко Н.А., Баранов П.Ф., Худоногова Л.И. A digital colorimetric analyzer for chemical measurements on the basis of polymeric optodes Instruments and Experimental Techniques, 2016, Vol. 59, No. 4, pp. 592–600 (год публикации - 2016)
10.1134/S0020441216030210

5. Гавриленко Н.А., Муравьев С.В., Саранчина Н.В., Суханов А.В. Visible colour changes estimation in colorimetric determination of chromium (VI) using polymeric sensor Acta IMEKO, vol. 5, no. 3, 95-100 (год публикации - 2016)
10.21014/acta_imeko.v5i3.409

6. Суханов А., Овсянникова А., Гавриленко Н., Саранчина Н.В. Polymethacrylate Matrix with Immobilized Acid–Base Indicators as pH Sensor Procedia Engineering (год публикации - 2016)
10.1016/j.proeng.2016.11.134