В 2014 г. выигран грант Российского научного фонда по теме "Основанный на полимерных оптодах мобильный цветометрический экспресс-анализ природных и техногенных объектов на содержание опасных веществ", проект РНФ 14-19-00926.
Руководитель проекта: д.т.н., профессор Сергей Васильевич Муравьев.
В классе оптических химических сенсоров перспективными для быстрого количественного определения веществ, являются оптоды, изменяющие цвет при взаимодействии с определяемым компонентом. В качестве такого оптода предложено использовать полиметакрилатную матрицу (ПММ), которая представляет собой пластинку 3х3 мм толщиной 0,5 мм из специально созданного прозрачного полимерного материала, содержащего функциональные группы, обеспечивающие возможность сорбировать и экстрагировать как реагент из растворов, так и определяемое вещество из анализируемого объекта. По сравнению с твердофазной спектрофометрией ПММ позволяет быстрее и дешевле получать и измерять аналитический сигнал в форме интенсивности окраски оптода с использованием простых средств, таких как цифровая фотокамера, офисный сканер или устройство на базе полупроводникового фотоприемника. Эта технология реализована в виде цифрового цветометрического анализатора (ЦЦ-анализатора) для определения микроколичеств веществ в растворах. ЦЦ-анализатор позволяет определять концентрации широкого спектра веществ (таких как селен (IV), хром (VI), суммарное содержание тяжелых металлов (медь, никель, цинк, железо, кадмий, свинец), никель (II), кобальт (II, III), нитрит-ионы, пероксид водорода и др.) в пробах воды различного происхождения, пищевых продуктах, косметологических и фарм- препаратах и т.д.
Определены оптимальные условия иммобилизации реагентов без потери способности давать реакцию с определяемыми элементами, сопровождающуюся оптическим эффектом.
Установлены закономерности формирования цветометрического сигнала в полиметакрилатной матрице с иммобилизованными реагентами после ее взаимодействия с определяемым веществом.
Разработаны принципы создания различий в цветометрических характеристиках новых прозрачных аналитических систем на основе полиметакрилатной матрицы, используемой в качестве оптода, путем исследования их цветометрических характеристик после проведения аналитической реакции для получения информации о количестве анализируемого вещества; создан комплекс методик определения веществ на основе прозрачных полимерных сенсоров и проведена их метрологическая аттестации.
Разработаны методики цветометрического экспресс-определения опасных веществ в природных и техногенных объектах: содержание трассеров в буровой жидкости; суммарного содержания тяжелых металлов, кобальта и хрома в водопроводной воде, в сточных водах одного из томских предприятий, а также в воде реки Томь; содержание нитритов и суммарного содержания тяжелых металлов в почве сельскохозяйственного назначения и в овощах, выращенных на этих почвах.
Разработан и изготовлен экспериментальный образец мобильного цветометрического комплекса, для экспресс-анализа природных и техногенных объектов на содержание опасных веществ.
Разработано программное обеспечение для мобильного цветометрического комплекса и обработки результатов измерений.
Проведены исследовательские испытания экспериментального образца мобильного цветометрического комплекса с использованием разработанных методик цветометрического экспресс-определения опасных веществ в природных и техногенных объектах.
Разработаны методики многокомпонентного анализа на базе полимерных оптодов с применением хемометрических алгоритмов (метода главных компонент и проекции на латентные структуры).
Разработано программное обеспечение для реализации разработанных алгоритмов многокомпонентного анализа для оснащения лабораторного образца мобильного цветометрического комплекса ЦЦА-2.1.
Проведены экспериментальные исследования разработанных методов и алгоритмов на базе разработанного лабораторного образца мобильного цветометрического комплекса ЦЦА-2.1 на реальных многокомпонентных смесях тяжелых металлов в водопроводной воде, в сточных водах одного из томских предприятий, а также в воде реки Томь.
