1 / 67

KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE

KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE ZA ODREĐIVANJE RAZLIČITIH ANALITA. Doc. dr Nataša Pejić. * Farmacetski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd , E-mail : pejicnata @yahoo.com. Primena OHS u analiti čkim određivanjima.

ajay
Download Presentation

KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. KVANTITATIVNA ANALIZA NA BAZI OSCILATORNIH PROCESA RAZVOJ I VALIDACIJA PPOSSS METODE ZA ODREĐIVANJE RAZLIČITIH ANALITA Doc. dr Nataša Pejić *Farmacetskifakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, E-mail: pejicnata@yahoo.com doc. dr Nataša Pejić

  2. doc. dr Nataša Pejić

  3. Primena OHS u analitičkim određivanjima Od 1999. do 2004. god.: oko 50 radova (u preglednom radu: J. Gao, Pak. J. Biol. Sci. 8 (4) 512, 2005. Od 2005. godine: oko 60; naša grupa 8 radova (u preglednom radu: N. Pejić, Hem. ind., 63 (5a) 455, 2009. Određivanje elemenata u tragovima: npr. talijum (LOD  1012 M) (P. Strizhak, at all., Anal. Chim. Acta, 428, 15, 2001) doc. dr Nataša Pejić

  4. METOD doc. dr Nataša Pejić

  5. Kinetički metod se bazira na sposobnosti ispitivanog jedinjenja da menja kinetičke parametre oscilatorne hemijske reakcije 1. Monotonom režimu: exp. dobijeni signal reflektuje reakcionu brzinu, koja zavisi od c jedinjenja koje se određuje; određivanje se zasniva na merenju instrumentalnog signala i njegovog poređenja sa kalibracionom krivom 2. Oscilatornom (regularne oscilacije, kvazi periodične, oscilacije udvojenog perioda, deterministic chaos, itd.) analiza perioda, amplitude, Ljapunovog eksponenta, itd. Primenjuje se u različitim dinamičkim režimima OHS: doc. dr Nataša Pejić

  6. PULSNA PERTURBACIONA TEHNIKA Jimenez-Prieto R., Silva M., Perez-Bendito, Analyst, 23 (1998) 1R. Za ispitivanje nelinearnih sistema koja se zasniva na analizi odgovora sistema na POBUDU izazvanu SPOLJA POBUĐIVANJE (PERTURBACIJA): trenutni porast c neke reak. vrste snižavanje c promena T hν, itd. Koncentracione perturrbacije se svrstavaju u 2 grupe prema: 1. dužini trajanja i 2. osobina ustaljenog stanja koje se perturbuje 1. PULSNE(diskretne): naglo ubrizgavanje perturbujuće vrste (ili više) PERIODIČNE KONSTANTNE TOKOM ODREĐENOG VREMENA 2. Perturbaciona analiza se može primeniti nezavisno od ispoljene dinamike sistema KONCENTRACIONE PERTURBACIJE doc. dr Nataša Pejić

  7. METOD: Pulsna Perturbacija Oscilatornog reakcionog sistema koji se nalazi u Stabilnom Stacionarnom Stanju (PPOSSS) • Bazira se na uzastopnim perturbacijama matrice koja se nalazi u stabilnom stacionarnom stanju, naglim, uzastopnim ubrizgavanjem analita (ili standarda) u reakcioni sistem  Ukoliko je mešanje dovoljno brzo, u sistemu se trenutno uspostavlja novo stanje; potonja evolucija sistema je potpuno određena imanentnim svojstvima matrice i ni nakoji način ne zavisi od primenjene perturbacije  diskretne, pulsne perturbacije doc. dr Nataša Pejić

  8. Dodavanje malih količina ispitivanog analita u oscilatornu reakciju (kao matricu) menja neke od njenih svojstava što se može iskoristiti za postavljanje analitičkog protokola za određivanju različitih supstancija Predloženi metod bazira se na potenciometrijskom praćenju odgovora matričnog sistema na koncentracione perturbacije; matrični sistem se nalazi u neravnotežnom stabilnom stacionarnom stanju (i u blizini bifurkacione tačke) Pulse Perturbation of the Oscillatory reaction system in a Stable non-equilibrium Stationary State PPOSSS metod doc. dr Nataša Pejić

  9. doc. dr Nataša Pejić

  10. 1. korak u primeni PPOSSS: IZBOR MATRICE Zašto oscilatorni i zašto Bray-Liebhafsky (BL) oscilatorna reakcija? Oscilatorni • ekstremna osetljivost nelinearnih hemijskih sistema na male promene spoljašnjih faktora (T, p, protoci, mešanje, h) kao matrica se može koristiti bilo koja oscilatorna reakcija BL reakcija: • Bogastvo evolucije, vrsta i reakcionih puteva • Poznavanje njene formalne kinetike i dinamike u širokoj faznoj oblasti • Relativno dobrog poznavanja mehanizma • Bliska autorima doc. dr Nataša Pejić

  11. APARATURA CSTR (Continously feed well stired tank reactor):Dobromašajući protočni reaktor • otvoren hemijski istem (sa okolinom razmenjuje E i m)u ovom slučaju postoji kontinuirani protok reaktanata i produkatabrzine protoka mogu se menjatiprocesi unutar reaktora ne zavise samo od hemizma, već i od brzine protoka m, odnosno t koje supstancije provedu u reaktoru doc. dr Nataša Pejić

  12. doc. dr Nataša Pejić

  13. I S M A T E C H Peristaltičke pumpe OLE DICH doc. dr Nataša Pejić

  14. Kako radi peristaltička pumpa? srce PP su kanali (roleri (2, 3 ili 6)) petokanalna pumpa doc. dr Nataša Pejić

  15. Kontrolni parametri koji karakterišu protočni reaktor Ukupna zapreminska brzina protoka, v ( mL s1): Koncentracije protoka Ri0 reaktanta Ri ( mol dm3): Specifična brzina protoka, j0 ( s1): Rezidentno vreme (vreme obnove),  ( s): Promena koncentracije bilo koje reakcione vrste u vremenu (T=const., mešanje trenutno i kada se reakcija odvija u unutrašnjosti reak. suda, a ne na zidovima istog): doc. dr Nataša Pejić

  16. Kalibracija pumpe (creva) Određivanje:eksperimentalnih protočnih koncentracija reaktanataosetljivosti creva na dotok reaktanataspecifične brzine protoka Gravimetrijski: meri se zapreminska brzina protoka reaktanta (u mL min1)  Iz vremena i V vode koja se dovodi protokom: doc. dr Nataša Pejić

  17. Iz zapreminskih brzina protoka reaktanata (za brzinu obrtaja pumpe od 1 obrt min1) i VU=22,2 mL, koeficijent protoka iznosi: j0 = 0.319 mL min-1 / 22.2 mL = 0.014 min1 Kalibraciona kriva (viton creva) za KIO3 i H2SO4 Za ostale vrednosti brzine obrtaja PP, koeficijent protoka dobijase množenjem određene vrednosti brzine obrtaja (obrt min1) sa koeficijentomprotoka od 1 obrt min1( npr. = 0,014 min1) doc. dr Nataša Pejić

  18. PRIMER: Na koliko obrtaja treba podesiti pumpu da bi jo = 4.5103 min1 jo = 4.5103 min1  4.5103min1  1 obrt min1 / 0.014 min1  0.32 obrt min1 = 0.32 rpm Protočna (inflow) c reaktanta (npr. KIO3): Rezidentno vreme: doc. dr Nataša Pejić

  19. Lociranje položaja aktuelne bifurkacione tačke (BT) u parametarskom faznom prostoru  bifurkaciona analiza Izbor dinamičkog stanja koje će biti perturbovano i Uticaj izabranog dinamičkog stanja na osetljivost matričnog sistema 2. korak u primeni PPOSSS: IZBOR DINAMIČKOG STANJA KOJE SE PERTURBUJE Optimizacija reakcionih uslova doc. dr Nataša Pejić

  20. Ispitivanje uticaja parametara (kontrolnog) na dinamiku matrice; kontrolni parametri: T, jo ili c protoka Bifurkacija predstavlja prelazak sistema iz jednog evolutivnog oblika u drugi, tj. jedne dinamičke strukture u drugu, pri promeni nekog od kontrolnih parametara Određivanje kritičnih vrednosti parametara na kojima se menja dinamika sistema bifurkaciona tačka utvrđivanje načina na koji se menja dinamika sistema (tip bifurkacije) BIFURKACIONA ANALIZA doc. dr Nataša Pejić

  21. Sl. 1. Vremenska evolucija BL reakcije Sl. 2. Bifurkacioni dijagram (a) (b) Bifurkaciona tačka : TBT = 43.2 C

  22. U zavisnosti od početnih eks. uslova dobijaju se različita dinamička stanja matrice (Sl. 1) Dobijen je bifurkacioni dijagram (Sl. 2 a) Nađena je bifurkaciona tačka (Sl. 2 b) Izbor  stabilna stacionarna stanja u okolini bifurkacione tačke za izvođenje perturbacija Izbor dinamičkog (ih) stanja koje (a) će biti perturbovano (a) doc. dr Nataša Pejić

  23. IZBOR ANALITA (reakcione vrste) za PPOSSS Oni koji su esencijalne za dobijanje oscilacija i postoje kao reaktanti, intermedijeri ili produkti u matrici • oni koje nisu direktni • učesnici reakcija • koje čine mehanizam • osc. razlaganja H2O2, ali • moraju • da reaguju sa nekom • od komponenti matrice doc. dr Nataša Pejić

  24. Flavonoidi: kvercetin, rutin, hesperidin, itd. Askorbinska kiselina Mokraćna kiselina ANALITI Vitamini: tiamin (B1), riboflavin (B2), niacin (B3), piridoksin (B6),itd. Alkaloidi: morfin, O-acetil morfin, tebain, kodein, itd. Peroksidaza, katalaza Paracetamol itd... doc. dr Nataša Pejić

  25. Do sada… UZORCI ZA PPOSSS doc. dr Nataša Pejić

  26. 3. korak: PERTURBACIONA ANALIZA ANALIT: HESPERIDIN (Hesp) Flavonoid, Flavanon REALNI UZORAK doc. dr Nataša Pejić

  27. Standardni rastvori Kapsule (po deklaraciji proizvođača sadrže 751 mg Hesp i 1 mg vitamina C) Osnovni standardni rastvor Hesp., rastvaranjem Hesp. u 70% metanolnom rastvoru; rastvori nižih koncentracija pogodnim razblaživanjem osnovnog Izmereno 20 kapsula i rastvarena srednja masa jedne kapsule u 500 mL 70% metanola i rasvor filtriran Đus (Bravo) (Ručno izceđen) 1 mL đusa (komercijalnog, ili ručno izceđenog) pomešano sa 4 mL 70% metanola; smeša centrifugirana, supernatant filtriran i razblažen 70% metanolom Vino 2 mL belog vina u 50 mL 70% metanola Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem, 381, 775, 2005

  28. matrica se perturbuje analitom injektiranjem određene zapremine alikvota direktno u matricu • evolucija matrice prati se potenciometrijski (Pt i Ag/AgCl elektrode) injektirana c analita Intenzitet perturbacija dinamička c analita (u reak. sistemu) g mL1,mol L1, mol doc. dr Nataša Pejić

  29. injektiranje  c Hesp u matricu Analitički signal Em = Ep ─ Es Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005

  30. Generalna analitička procedura Reakciona posuda (T = 60.0 C i zaštićena od h) se puni reaktantima, R1  KIO3, R2  H2SO4i R3  H2O2 pri maksimalnoj brzini obrtanja pumpe P1 • Nakon 330, prekida se dotok reaktanata, višak reakcionog rastvora odvede pomoću P2. Na ovaj način osc. evolucija BL reakcije startuje u uslovima zatvorenog reakcionog sistema. Nakon 23 oscilacije (posle ~30 min) ponovo se uključuje dotok reaktanata na određeni jo, a kontrolni parametar (T, koncentracije protoka ili jo)podese se na vrednost radnih uslova (stabilno stacionarno stanje uokolini bifurkacione tačke)  Perturbacije doc. dr Nataša Pejić

  31. II III I I  tranzijentne oscilacije • II  stabilno stacionarno stanje u okolini b.t. III  potenciometrijski zabeleženi odgovori Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 389, 2009, 2007

  32. Različiti analiti imaju i različite oblike odgovora

  33. Strukturno slična jedinjenja imaju različite oblike odgovora Flavonoidi: 2 3 flavanon flavon flavanon

  34. VODEĆI ASPEKTI METODE Karakteristike PPOSSS Praktične osobine Tačnost Preciznost Specifičnost/Selektivnost Osetljivost Reprezentativnost Vreme Cena Bezbednost Smetnje Praktičan rad doc. dr Nataša Pejić

  35. Validacija analitičke metode Postupak utvrđivanja i provere karakterističnih analitičkih parametara koji su dobijeni eksperimentalno Ispitivana supstancija: svaka supstancija koja se može odrediti analitičkim metodom (npr. aktivna supstancija, pomoćna supstancija, nečistoća, konzervans) doc. dr Nataša Pejić

  36. Analitički parametri validacije Karakteristike analitičke procedure i metode(analitički parametri): • linearni opseg (analitički opseg) • osetljivost • LOD (dokazivanja) • LOQ (određivanja) • preciznost • tačnost, ricavery • selektivnost (specifičnost) Nisu svi parametri uvek podjednako značajni! Kao i: pogodnost sistema, robusnost i stabilnost analitičkih rastvora

  37. Linearnost • Pokazuje da su rezultati ispitivanja direktno, ili uz korišćenje dobro def. matem. transformacije, proporcionalni c • Treba je potvditi koristeći najmanje 5 c • Na osnovu dobijenih rezultata (y) izračunavaju se parametri regresione jed. • Y = A X + B: •  Nagib (OSETLJIVOST METODE) •  odsečak •  korelacioni koeficijent (r) •  apsolutna vrednost izraza: (Yizrač  Yizm)/Yizrač •  RSD • Linearnost je potvrđena ako je:  r > 0.995 •  apsolutna vrednost izraza: (Yizrač  Yizm)/Yizrač 0.03 • Koriste se validirani statistički programi: ORIGIN, MS EXCEL doc. dr Nataša Pejić

  38. Regresiona jednačina: Linearni opseg: 7,55599,4 gmL1 R = 0.9963 Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005

  39. LOD i LOQ ICH: International Conference of Harmonization LOD najmanja c koja realno može biti detektovana(analitička osetljivost) c analita za koju je instrumentalni odgovor 3 puta veći nego SD instrumentalnog šuma: LOD = 3  S/N ODREĐIVANJE: zavisi od metode (da li je metoda instrumentalna, ili neinstrumentalna) odnos signal-šum S/N= 2:1 ili 3:1 LOD=3 SD/a doc. dr Nataša Pejić

  40. LOQ najmanja c analita koja realno može biti određena (merena) c analita za koju je instrumentalni odgovor 10 puta veći nego SD instrumentalnog šuma: LOD = 10  S/N ODREĐIVANJE: Isto kao LOD Neinstrumentalna: LOD=10 SD/a SDstandardna devijacija a nagib kalibracione prave doc. dr Nataša Pejić

  41. LOD i LOQ kod PPOSSS LOD Y = YB + 3 SD (1) Yvrednost merenog signala (potencijal) YB – vrednost signala slepe probe SD – standardna devijacija određivanja oko regresione linije YB = ESi izraz (1) postaje: ELOD= ES +3 SD (2) EPL – potencijal koji bi dala c analita koja odgovara LOD Iz izraza (2) dobijamo: EPL  ES = EL = 3 SD standardna devijacija oko bazne linije razlika pot. koja odgovara c analita koja prestavlja LOD doc. dr Nataša Pejić

  42. LOQ Isto kao LOD, početna jednačina: Y = YB + 10 SD Experimentalno se određuju: najmanja canalita u uzorku koja može biti određena saprihvatljivom preciznošću i tačnošću doc. dr Nataša Pejić

  43. Preciznost repetabilnost ili reproduktivnost : def. u realnom experimentu, slučajne veličine se ne raspodeljuju na ovaj način (Gausova raspodela), već raspodela odgovara Studentovoj raspodeli: t – faktor Studentove raspodele, P=0.05 i određeni broj st. slob.; kada je broj merenja veći od 30, RSD se poklapaju Prihvatljiva RSD: 1.5 – 3 % doc. dr Nataša Pejić

  44. Tačnost slaganje između vrednosti koje su dobijene predloženim metodom i poznatom vrednošću (npr. deklarisanim u tableti, ili određenim nekim drugim metodom) Def. ricaveryvrednostima: RCV = (nađena c/poznata c)  100 metodstandardnog dodatka Može i upoređivanjem sa metodom koja je potvrđena kao tačana, ili Analizom stand. ref. materijala Prihvatljiva RCV: 95 – 105% doc. dr Nataša Pejić

  45. Specifičnost/Selektivnost Sposobnost analitičke metode da detektuje razliku između supstancije koja se analizira i drugih supstancija koje su prisutne u uzorku tj. tolerancija metode na prisustvo mogućih interferenata (drugih komponenata u uzorku) Pri instrumentalnom određivanju, specifična metoda daje signal koji isključivo odgovara analitu, a selektivna je metoda kojom  sastojci daju zasebne signale i međusobno ne utiču na rezultati Frekvencija uzorkovanja Def. kao vreme potrebno da se matrični sistem vrati u stabilno stanje nakon izvršene perturbacije(ST) (uzoraka h1) doc. dr Nataša Pejić

  46. REZULTATI Pejić N. i aut., Anal.Bioanal.Chem., 381, 775, 2005

  47. VALIDACIJA PPOSSS Određivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino) Tačnost • RCV: metod standardnog dodatka • računata za dodatak 100 g mL1 doc. dr Nataša Pejić

  48. VALIDACIJA PPOSSS Određivanje Hesp u različitim uzorcima (kapsule, sokovi, vino) Selektivnost • tolerancija metoda na  vrsta(analiza uticaja na određivanje • 67.7 gmL1 Hesp) • TO =[M interferent] / [M Hesp]; ako zajedničkog • injektiranja sa Hesp u matricu ne ne dovodi do greške • Em  5% doc. dr Nataša Pejić

  49. Tipični potenciometrijski odgovori BL sistema dobijeni injektiranjem 67,7 gmL1 Hesp u prisustvu nekih interferenata kvercetin rutin naringin askorbinska kiselina S2O32 Cr2O72 IO4 doc. dr Nataša Pejić

  50. Tolerancija predloženog metoda na eksterna jedinjenja i jone aHesp = 67,7gmL1 bMax. testiran odnos Metod je prihvatljivo selektivan doc. dr Nataša Pejić

More Related