Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54450 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ELECTROCHEMICAL MODELING DIFFUSION OF CATECHOLAMINES IN DIFFERENT COMPOSITION OF HYDROGEL MEDIA ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФУЗИИ КАТЕХОЛАМИНОВ В ГИДРОГЕЛЕВЫХ СРЕДАХ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА Гильфанов Р М Gil'fanov R M Черенков И А Cherenkov I A ivch75@yandex.ru Сергеев В Г Sergeev V G Иванова И Л Ivanova I L Удмуртский государственный университет ru Udmurt State University ru Удмуртский государственный университет; Ижевская государственная медицинская академия ru Udmurt State University; Izhevsk State Medical Academy ru Удмуртский государственный университет; Ижевская государственная медицинская академия ru Udmurt State University; Izhevsk State Medical Academy ru Ижевская государственная медицинская академия ru Izhevsk State Medical Academy ru 25 09 2019 25 09 2019 4 3 389 392 20 09 2019 20 09 2019 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54450/view

В работе рассмотрено электрохимическое поведение адреналина и дофамина в гидрогелевых средах на основе гуаровой камеди и полиакриламида с использованием графитовых электродов, модифицированных поли(толуидиновым синим). Методом циклической вольтамперометрии проведена оценка диффузии катехоламинов в гидрогелях различного состава. Обнаружено, что исследованные гелеобразователи существенно влияют на электрохимические превращения в системе «поли(толуидиновый синий)-катехоламины». Показано, что результирующие характеристики ЦВА определяются не только электрохимическими превращениями адреналина и дофамина на поверхности электрода, но и физико-химическими свойствами гидрогелеобразователя. Отмечено микроконцентрирующее действие гидрогеля, что в ряде случаев позволяет регистрировать пиковые значения силы тока в несколько раз выше, чем в водной среде. Присутствие на электроде гидрогеля способствует более полной регистрации редокс-превращений катехоламинов и их метаболитов. Адреналин и дофамин обладают разными диффузионными и адсорбционными свойствами в отношении гуаровой камеди и полиакриламида, что отражается количественными и качественными различиями кривых ЦВА.

Electrochemical behavior of adrenaline and dopamine in hydrogel guar gum and polyacrylamide media was shown in the research. Graphite electrodes modified by (poly)toluidine blue were used. We evaluated diffusion of catecholamines in hydrogels using cyclic voltammetry (CVA) method. It was identified interaction between the hydrogel medium and a system "dye-a catecholamine". It was shown that physical and chemical properties of hydrogel affect the characteristics of cyclic voltammetry as well as the electrochemical transformations of adrenaline and dopamine. It was marked microconcentric action of the hydrogel. In some cases it allows to record higher peak value of the current than in the aquatic environment. The presence of hydrogel on the electrode contributes to a more complete registration of redox transformations of catecholamines and their metabolites. The CVA curves have quantitative and qualitative differences because of different diffusion and adsorption properties of adrenaline and dopamine in such medium.

 адреналин дофамин поли(толуидиновый синий) гуаровая камедь полиакриламид циклическая вольтамперометрия adrenaline dopamine poly (toluidine blue) guar gum polyacrylamide cyclic voltammetry Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 18-015-00177.

Сирота Т.В. Участие карбонат/бикарбонатных ионов в супероксидгенерирующей реакции автоокисления адреналина. Биомедицинская химия, 2015, т. 61, № 1, с. 115-124. @@[Sirota T.V. Involvement of carbonate/bicarbonate ions in the superoxide-generating reaction of adrenaline autoxidation. Biomedicinskaya himiya, 2015, vol. 61, no. 1, pp. 115-124. (In Russ.)] Sirota T.V. Uchastie karbonat/bikarbonatnyh ionov v superoksidgeneriruyuschey reakcii avtookisleniya adrenalina. Biomedicinskaya himiya, 2015, t. 61, № 1, s. 115-124. @@[Sirota T.V. Involvement of carbonate/bicarbonate ions in the superoxide-generating reaction of adrenaline autoxidation. Biomedicinskaya himiya, 2015, vol. 61, no. 1, pp. 115-124. (In Russ.)] Сирота Т.В. Действие ионов металлов c постоянной валентностью на свободнорадикальный процесс автоокисления адреналина. Биофизика, 2016, т. 61, № 1, с. 22-27. @@[Sirota T.V. Effect of Metal Ions with Fixed Valence on Free Radical Process of Adrenaline Autooxidation. Biofizika, vol. 61, no. 1, pp. 22-27 (In Russ.)] Sirota T.V. Deystvie ionov metallov c postoyannoy valentnost'yu na svobodnoradikal'nyy process avtookisleniya adrenalina. Biofizika, 2016, t. 61, № 1, s. 22-27. @@[Sirota T.V. Effect of Metal Ions with Fixed Valence on Free Radical Process of Adrenaline Autooxidation. Biofizika, vol. 61, no. 1, pp. 22-27 (In Russ.)] Rekha B., Swamy B.E.K., Ganesh P.S. Poly(amoxicillin) Modified Carbon Paste Electrode for the Determination of Dopamine : A Cyclic Voltammetric Study. Anal. Bioanal. Electrochem., 2016, vol. 8, № 2, pp. 184-192. Rekha B., Swamy B.E.K., Ganesh P.S. Poly(amoxicillin) Modified Carbon Paste Electrode for the Determination of Dopamine : A Cyclic Voltammetric Study. Anal. Bioanal. Electrochem., 2016, vol. 8, № 2, pp. 184-192. Lavanya M., Reddy Y.V.M., Sundupalle K., Venu M. Madhavi G. Selective Determination of Dopamine in Presence of Ascorbic Acid by using Triton X-100 Poly(Safranin) Modified Carbon Paste Electrode. Anal. Bioanal. Electrochem., 2015, vol. 7, no. 5, pp. 555-568. Lavanya M., Reddy Y.V.M., Sundupalle K., Venu M. Madhavi G. Selective Determination of Dopamine in Presence of Ascorbic Acid by using Triton X-100 Poly(Safranin) Modified Carbon Paste Electrode. Anal. Bioanal. Electrochem., 2015, vol. 7, no. 5, pp. 555-568. Сирота Т.В. Новый подход в исследовании реакции автоокисления адреналина: возможность полярографического определения активности супероксиддисмутазы и антиоксидантных свойств различных препаратов. Биомедицинская химия. 2012, т. 58, № 1, с. 77-87. @@[Sirota T.V. A new approach to studying the autoxidation of adrenaline: possibility of the determination of superoxide dismutase activity and the antioxidant properties of various preparations by polarography. Biomedicinskaya himiya, 2012, vol. 58, no. 1, pp. 77-87. (In Russ.)] Sirota T.V. Novyy podhod v issledovanii reakcii avtookisleniya adrenalina: vozmozhnost' polyarograficheskogo opredeleniya aktivnosti superoksiddismutazy i antioksidantnyh svoystv razlichnyh preparatov. Biomedicinskaya himiya. 2012, t. 58, № 1, s. 77-87. @@[Sirota T.V. A new approach to studying the autoxidation of adrenaline: possibility of the determination of superoxide dismutase activity and the antioxidant properties of various preparations by polarography. Biomedicinskaya himiya, 2012, vol. 58, no. 1, pp. 77-87. (In Russ.)] Cuadrado C., Ibarra L., Hurtado J., García-Beltrán O., Nagles E. Electrochemical sensors for dopamine using graphene-cobalt(II) complex modified glassy carbon electrode by adsorptive voltammetry. Anal. Bioanal. Electrochem., 2016, vol. 8, no. 7, pp. 910-921. Cuadrado C., Ibarra L., Hurtado J., García-Beltrán O., Nagles E. Electrochemical sensors for dopamine using graphene-cobalt(II) complex modified glassy carbon electrode by adsorptive voltammetry. Anal. Bioanal. Electrochem., 2016, vol. 8, no. 7, pp. 910-921. Narayana P.V., Reddy T.M., Gopal P., Raghu P., Reddaiah K., Srinivasulu M. Development of Trypan Blue Polymer Film Based Electrochemical Sensor for the Determination of Dopamine and its Simultaneous Detection in Presence of Ascorbic Acid and Uric acid: A Voltammetric Method. Anal. Bioanal. Electrochem., 2014, vol. 6, no. 4, pp. 450-460. Narayana P.V., Reddy T.M., Gopal P., Raghu P., Reddaiah K., Srinivasulu M. Development of Trypan Blue Polymer Film Based Electrochemical Sensor for the Determination of Dopamine and its Simultaneous Detection in Presence of Ascorbic Acid and Uric acid: A Voltammetric Method. Anal. Bioanal. Electrochem., 2014, vol. 6, no. 4, pp. 450-460. Черенков И.А. Раевских К.С., Сергеев В.Г., Кривилев М.Д. Моделирование протеазной активности с использованием электрохимического интерфейса. Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2018, т. 3, № 2, с. 422-426. @@[Cherenkov I.A. Raevskih K.S., Sergeev V.G., Krivilev M.D. Modeling protease activity using the electrochemical interface. Aktual'nye voprosy biologicheskoj fiziki i himii. 2018, vol. 3, no. 2, pp. 422-426. (In Russ.)] Cherenkov I.A. Raevskih K.S., Sergeev V.G., Krivilev M.D. Modelirovanie proteaznoy aktivnosti s ispol'zovaniem elektrohimicheskogo interfeysa. Aktual'nye voprosy biologicheskoy fiziki i himii. 2018, t. 3, № 2, s. 422-426. @@[Cherenkov I.A. Raevskih K.S., Sergeev V.G., Krivilev M.D. Modeling protease activity using the electrochemical interface. Aktual'nye voprosy biologicheskoj fiziki i himii. 2018, vol. 3, no. 2, pp. 422-426. (In Russ.)] Черенков И.А., Кропачева Т.Н., Перевозчиков Е.А., Сергеев В.Г. Электрохимическая оценка метаболической активности клеток родококков, иммобилизованных на планарном графитовом электроде. Технологии живых систем, 2015, т. 12, № 2, с. 12-19. @@[Cherenkov I.A. Kropacheva T.N. Perevozchikov E.A. Sergeev V.G. Electrochemical assessment of metabolic activity of rhodococcal cells immobilized on planar graphite electrode. Tekhnologii zhivyh sistem, 2015, vol. 12, no 2, pp. 12-19. (In Russ.)] Cherenkov I.A., Kropacheva T.N., Perevozchikov E.A., Sergeev V.G. Elektrohimicheskaya ocenka metabolicheskoy aktivnosti kletok rodokokkov, immobilizovannyh na planarnom grafitovom elektrode. Tehnologii zhivyh sistem, 2015, t. 12, № 2, s. 12-19. @@[Cherenkov I.A. Kropacheva T.N. Perevozchikov E.A. Sergeev V.G. Electrochemical assessment of metabolic activity of rhodococcal cells immobilized on planar graphite electrode. Tekhnologii zhivyh sistem, 2015, vol. 12, no 2, pp. 12-19. (In Russ.)] Stoytcheva M., Zlatev R., Cosnier S., Arredondo M. Square wave voltammetric determination of trypsin activity. Electrochim. Acta, 2012, vol. 76, pp. 43-47. Stoytcheva M., Zlatev R., Cosnier S., Arredondo M. Square wave voltammetric determination of trypsin activity. Electrochim. Acta, 2012, vol. 76, pp. 43-47. Скоромец А.А., Одинак М.М., Якупов Э.З., Литвиненко И.В., Залялова З.А., Тимофеева А.А., Киртаев С.Ю., Богданов Р.Р., Агафина А.С., Chatamra K., Робисон В., Бенеш Дж., Латыпова Г.Р., Ершова М.В., Иллариошкин С.Н. Леводопа-карбидопа интестинальный гель в терапии больных с развернутыми стадиями болезни Паркинсона: результаты 12-месячного открытого исследования. Журнал неврологии и психиатрии, 2017, № 2, С. 22-31. @@[Skoromec A.A., Odinak M.M., Yakupov E.Z., Litvinenko I.V., Zalyalova Z.A., Timofeeva A.A., Kirtaev S.Yu., Bogdanov R.R., Agafina A.S., Chatamra K., Robieson W., Benesh J., Latypova G.R., Ershova M.V., Illarioshkin S.N. Levodopa-carbidopa intestinal gel in the treatment of patients with Parkinson disease: results of a 12-month open study. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry, 2017, no. 2, pp. 22-31] Skoromec A.A., Odinak M.M., Yakupov E.Z., Litvinenko I.V., Zalyalova Z.A., Timofeeva A.A., Kirtaev S.Yu., Bogdanov R.R., Agafina A.S., Chatamra K., Robison V., Benesh Dzh., Latypova G.R., Ershova M.V., Illarioshkin S.N. Levodopa-karbidopa intestinal'nyy gel' v terapii bol'nyh s razvernutymi stadiyami bolezni Parkinsona: rezul'taty 12-mesyachnogo otkrytogo issledovaniya. Zhurnal nevrologii i psihiatrii, 2017, № 2, S. 22-31. @@[Skoromec A.A., Odinak M.M., Yakupov E.Z., Litvinenko I.V., Zalyalova Z.A., Timofeeva A.A., Kirtaev S.Yu., Bogdanov R.R., Agafina A.S., Chatamra K., Robieson W., Benesh J., Latypova G.R., Ershova M.V., Illarioshkin S.N. Levodopa-carbidopa intestinal gel in the treatment of patients with Parkinson disease: results of a 12-month open study. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry, 2017, no. 2, pp. 22-31] Karyakin A.A., Karyakina, E.E., Schmidt H.-L. Electropolymerized Azines: A New Group of Electroactive Polymers. Electroanalysis, 1999, vol. 11, no. 3, pp. 93-110. Karyakin A.A., Karyakina, E.E., Schmidt H.-L. Electropolymerized Azines: A New Group of Electroactive Polymers. Electroanalysis, 1999, vol. 11, no. 3, pp. 93-110. Barsan M.M., Pinto E.M., Brett C.M.A. Methylene blue and neutral red electropolymerisation on AuQCM and on modified AuQCM electrodes: an electrochemical and gravimetric study. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. vol. 13, no. 12, pp. 5462-5471. Barsan M.M., Pinto E.M., Brett C.M.A. Methylene blue and neutral red electropolymerisation on AuQCM and on modified AuQCM electrodes: an electrochemical and gravimetric study. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. vol. 13, no. 12, pp. 5462-5471.