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Apr 07, 2024

Una mano respetuosa con el medio ambiente

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 11792 (2023) Cite este artículo 356 Accesos 1 Detalles de Altmetric Metrics Un teléfono inteligente en línea conectado a un electrodo selectivo serigrafiado de mano

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 11792 (2023) Citar este artículo

356 Accesos

1 altmétrica

Detalles de métricas

Se utilizó un teléfono inteligente en línea conectado a un dispositivo portátil con electrodo selectivo impreso en pantalla para determinar la concentración de bromuro de distigmina (DB) en sus formas pura y dosificada, así como su cinética de degradación, midiendo continuamente el cambio en la fem producida. con el tiempo. El objetivo principal, respaldado por los datos presentados, es producir un sensor selectivo integrado en un teléfono inteligente altamente confiable como un analizador portátil con alto potencial de conectividad en la nube que combine un amplio rango dinámico lineal, el tiempo de respuesta más rápido con los límites más bajos de detección y cuantificación y, al mismo tiempo, el mejor integrando principios de química analítica verde. La elección del ionóforo utilizado en este enfoque se guió por el cálculo y los datos obtenidos se compararon con técnicas analíticas tradicionales. DB, para el cual no existen métodos indicadores de estabilidad previamente informados y para el cual aquí se proponen cuatro métodos novedosos, fue seleccionado como fármaco modelo para este trabajo. El ensayo DB de espectrofotometría UV en línea se obtuvo midiendo la diferencia entre los espectros del producto de degradación y la misma concentración de fármaco intacto. La cinética de degradación se estudió mediante este método mediante el seguimiento de la disminución de la absorbancia de DB y/o el aumento de la señal del producto de degradación generado a lo largo del tiempo. También se presentaron métodos indicadores de estabilidad para DB basados ​​en HPLC y TLC con separación fuera de línea. Todos los métodos empleados en este trabajo fueron validados en cuanto a exactitud, precisión, especificidad, repetibilidad, linealidad, rango, límites de detección y cuantificación de acuerdo con las pautas de la ICH y se aplicaron al análisis de mezclas preparadas en laboratorio, así como a productos comerciales. Si bien se demostró que todos los métodos propuestos son altamente confiables, el sensor selectivo integrado en el teléfono inteligente se destaca como un analizador portátil con alto potencial de conectividad en la nube y se demostró que combina un amplio rango dinámico lineal, el tiempo de respuesta más rápido con los límites más bajos de detección y cuantificación. integrando mejor los principios de la química analítica ecológica.

En las últimas décadas se han dirigido importantes esfuerzos a la adopción de conceptos de química verde en las mediciones analíticas1,2,3,4,5. La gran cantidad de instrumentos analíticos utilizados en todo el mundo proporciona un poder de motivación considerable para encontrar alternativas que permitan una mejor protección ambiental y un uso sostenible6,7,8. Esto puede atribuirse en parte a las grandes cantidades de sustancias peligrosas que se utilizan en diferentes etapas del ciclo de vida del análisis químico, el consumo de energía y la seguridad del operador9,10. En consecuencia, los conceptos de química analítica verde deberían ser fundamentales a la hora de seleccionar y desarrollar métodos analíticos11.

Recientemente se han explorado los avances recientes en la monitorización en tiempo real y la miniaturización de analizadores para producir instrumentos analíticos portátiles y más ecológicos12,13,14,15,16,17,18. La implementación de tales analizadores generalmente reduce significativamente los largos pasos de preparación de muestras y las grandes cantidades de solventes y desechos, disminuyendo así las consecuencias ambientales negativas y mejorando la toma de decisiones. Por lo tanto, las técnicas de química analítica que utilizan estas tecnologías más inteligentes y sostenibles proporcionarán alternativas potenciales a los métodos convencionales para satisfacer las demandas futuras. La cromatografía de líquidos, gases y de capa fina, así como la espectrofotometría, están bien establecidas, son eficientes y se adoptan convencionalmente en técnicas analíticas de mesa; sin embargo, se quedan cortos en cuanto a adquisición de datos en tiempo real, operación económica y capacidad de adaptación para la miniaturización. Esto resalta la necesidad de herramientas analíticas portátiles, de bajo costo, altamente precisas y sensibles que permitan mediciones en tiempo real19,20,21,22. Si bien algunos instrumentos pueden permitir mediciones en tiempo real, como micro-LC23, espectrómetros portátiles24 y dispositivos de microfluidos25, no hay informes sobre el uso de dichos dispositivos en ensayos de fármacos y análisis de la estabilidad de ingredientes farmacéuticos activos con el objetivo de monitorear su degradación. cinética. Por estas razones, las técnicas de sonda siguen teniendo una gran demanda gracias a las excelentes características que muestran los sensores potenciométricos como herramientas analíticas portátiles y confiables que pueden integrarse completamente con otros dispositivos electrónicos para interpretar sus respuestas para el monitoreo en línea, por ejemplo, de la degradación. cinética de compuestos orgánicos26,27,28.

Las capacidades únicas de los ISE para mediciones en línea son el factor clave para la implementación de estrategias novedosas para proporcionar tecnologías alternativas y más respetuosas con el medio ambiente, que podrían transmitir resultados analíticos comparables a otras técnicas tradicionales fuera de línea29,30,31,32,33. Actualmente, el mercado de dispositivos portátiles, especialmente los portátiles, que pueden monitorizar muchos parámetros, utilizando principalmente sensores electroquímicos, se está expandiendo rápidamente34.

La unión de la tecnología de los teléfonos inteligentes con los dispositivos potenciométricos es, por lo tanto, un verdadero alejamiento de las técnicas analíticas tradicionales hacia enfoques de detección portátiles, rentables y en tiempo real con un alto potencial de rápida difusión a través de Internet y el uso compartido de la nube35,36,37,38,39.

Creyendo en estas crecientes oportunidades, este estudio se centra en el desarrollo de un sensor potenciométrico integrado en un teléfono inteligente portátil para rastrear la cinética de degradación de fármacos iónicos/ionizables fácilmente hidrolizables. DB, que se muestra en la Fig. 1, se seleccionó como fármaco modelo debido a su enlace carbamato degradable y grupos de amonio dicuaternario, lo que lo convierte en un electrolito catiónico fuerte. La elección de este fármaco se justifica además por el patrón único de transformación de su espectro de absorción al de su producto de degradación, que puede rastrearse mediante escaneo espectrofotométrico continuo. Además, las diferentes lipofilias de DB y su producto de degradación, que facilitan sus separaciones cromatográficas; y el hecho de que no se hayan informado métodos que indiquen la estabilidad para su determinación a pesar de su distribución y uso comercial de larga data, son factores que contribuyen a su selección.

Hidrólisis alcalina del bromuro de distigmina (DB) para producir su producto de degradación THMP.

En este trabajo, se desarrollaron cuatro metodologías validadas de indicación de estabilidad recientemente desarrolladas, ISE basado en teléfonos inteligentes, espectrofotometría UV, HPLC y densitometría TLC, para las determinaciones de DB en presencia de sus productos de degradación alcalina, 3-hidroxi-N-metilpiridina ( THMP) fueron desarrollados y presentados. También se informaron datos sobre la constante de la velocidad de hidrólisis y la energía de activación de la hidrólisis. Finalmente, proporcionamos una comparación lado a lado de los cuatro enfoques analíticos para evaluar su exactitud y precisión, así como su sostenibilidad ambiental mediante la aplicación de tres herramientas de evaluación; siendo el Índice de Procedimiento Analítico Verde (GAPI)40, la Eco-Escala Analítica (ESA)41 y el Enfoque Métrico Analítico de Ecología (AGREE)42.

Para mejorar la selectividad y el LOD del sensor desarrollado43,44, la membrana selectiva de iones responsable del mecanismo de detección se impregnó con un intercambiador de iones lipófilo y un ionóforo. El primero en este caso fue el tetrakis 4-clorofenil borato de potasio (KTCPB) que incluye selectivamente dicatones de distigmina (DG) en la capa orgánica y excluye los contraiones en la fase acuosa en masa, lo que da como resultado la separación de carga interfacial. Una fuerte asociación intermolecular y energías de complejación entre el ionóforo seleccionado y el DG, así como la presencia de un exceso molar cuádruple del ionóforo en relación con el DG, reducirían la concentración de DG libre y, por lo tanto, a su vez reducirían la tasa de transferencia de DG a través de la membrana. Esta fuerte asociación intermolecular también puede permitir que el DG dentro del complejo con el ionóforo elegido exhiba un carácter lipófilo mayor que el que tendría como molécula libre. Esto también reduciría el flujo de DG transmembrana, mejorando así la estabilidad de la señal, la sensibilidad y aumentando la vida útil del sensor de membrana producido. Se consideraron dos posibles receptores moleculares e ionóforos para el DG, estos fueron el calixareno 6 no hidroxilado, NCX6 y el calixareno 6 hidroxilado, CX6; este último se ha demostrado anteriormente que se utiliza con éxito como ionóforo para la determinación de iones colina positivos individuales en leche18. Se emplearon cálculos de DFT para dilucidar la estructura de DG, las estructuras de ambos ionóforos, así como las estructuras de sus complejos monoméricos y diméricos con DG. También se emplearon cálculos para detallar los tipos de unión involucrados, proporcionar valores de energías de unión y calcular los valores \(logP\) de las especies libres y los complejos asociados.

Las conformaciones más estables calculadas de los dos ionóforos potenciales NCX6 y CX6, así como sus superficies potenciales electrostáticas moleculares, se muestran en la Figura S1 del material complementario. Tanto NCX6 como CX6 se caracterizan por cavidades cónicas y asimétricas. Esta cavidad está estabilizada en el caso de CX6 mediante cinco enlaces de hidrógeno entre átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno fenólico como se detalla en la Figura S1. La conformación más estable de DG y la correspondiente superficie de potencial electrostático molecular que muestra claramente los dos sitios deficientes en electrones en cada extremo de la molécula de DG extendida se muestran en los Paneles A y B de la Figura S2 del material complementario, respectivamente.

La Figura S3 del material complementario muestra los complejos 1: 1 DG-NCX6 y DG-CX6 más estables y sus correspondientes superficies de potencial electrostático molecular. En cualquier caso, uno de los anillos de piridinio catiónicos de DG está alojado dentro de las cavidades de NCX6 o CX6. Esto conduce a la deslocalización de la carga positiva de los anillos de piridinio complejados, como es evidente en los paneles C y D de la Figura S3, así como a la expansión y deformación de las cavidades en estos huéspedes moleculares. En el caso de CX6, esta expansión de la cavidad también va acompañada de la reducción del número y el alargamiento de los enlaces de hidrógeno intramoleculares restantes. Tanto el complejo 1:1 DG-NCX6 como el DG-CX6 se estabilizan mediante interacciones catión-π entre los átomos de nitrógeno terciario de piridinio que actúan como aceptores de π y la nube π circundante de los anillos aromáticos de calixareno que actúan como donantes de π. Estas interacciones se evidencian a través de una comparación de las interacciones no covalentes representadas y las gráficas de gradiente reducido en las Figuras S4 y S5. Se determinó que las energías libres de complejación de unión de Gibbs calculadas en un medio de 1-nitropropano para las especies 1:1 DG-NCX6 y DG-CX6 eran − 15,8 y − 13,6 kcal mol −1 respectivamente. Estos valores obtenidos en un medio de 1-nitropropano que se aproxima mucho a la constante dieléctrica del éter de 2-nitrofeniloctilo, el medio utilizado experimentalmente para disolver los ionóforos, muestran que ambos complejos son estables y relativamente cercanos en la unión de energía libre con un diferencia de 2,2 kcal mol-1. Sin embargo, dado que se usaría un exceso molar de cuatro veces del ionóforo elegido en relación con DG para minimizar la concentración de DG libre y, por lo tanto, a su vez reduce la tasa de transferencia de DG a través de los cálculos de membrana en DG-NCX6 y DG 1:2. -Se realizaron complejos CX6. Estos cálculos muestran que en ambos casos, la conformación más baja de los complejos 1:2 formados tiene los dos anillos catiónicos de piridinio de DG, cada uno insertado en la cavidad de un huésped separado para producir complejos huésped-gest casi simétricos. Las geometrías de los complejos 1:2 DG-NCX6 y DG-CX6 se resaltan en los Paneles A y B respectivamente en la Fig. 2. Las correspondientes superficies de potencial electrostático molecular presentadas en los Paneles C y D en la Fig. 2; por otro lado, muestre la distribución de la carga positiva sobre la estructura como resultado de la complejación huésped-huésped. El carácter no covalente de las interacciones en estos complejos DG 1:2 con NCX6 y CX6 se muestra claramente en la Figura S6 de los materiales complementarios. La Figura S6 muestra en ambos complejos, cada uno de los anillos de piridinio está rodeado por seis anillos aromáticos de diferentes direcciones, por lo que estas interacciones catión-π se pueden identificar en diferentes formas de unión de borde a cara y de cara a cara. Estas interacciones son significativas, como lo respalda la energía libre de unión de Gibbs calculada para los complejos 1:2 DG-NCX6 y DG-CX6 obtenidos en un medio de 1-nitropropano que es − 30,67 y − 30,24 kcal mol −1 respectivamente. En general, se reportan interacciones catión-π que oscilan entre −12 y −65 kcal mol−145. Esto indica además que estas interacciones huésped-huésped no covalentes desempeñan un papel importante en la estabilización de los complejos resultantes y desempeñan un papel en la reducción de la concentración de DG libre y, por lo tanto, a su vez inhiben la tasa de transferencia de DG a través de la membrana. Estos complejos 1:2 DG-NCX6 y DG-CX6 también exhibieron un carácter lipófilo significativamente mayor que el de DG libre, como lo demuestran los valores \(logP\) calculados de 9,98 y 7,24 para los dos complejos, respectivamente, en relación con − 3,55 para DG. . También se espera que esto reduzca el flujo de DB transmembrana, mejorando así la estabilidad de la señal, la sensibilidad y la vida útil del sensor de membrana producido y demuestra claramente la idoneidad de ambos ionóforos. En este trabajo hemos adoptado CX6 como el ionóforo de elección debido a su disponibilidad comercial y menor costo.

Los paneles (A y B) muestran estructuras geométricas optimizadas para complejos DG 2:1 con NCX6 y CX6 respectivamente, tal como se obtuvieron usando el nivel teórico B97D/6-31G(d,p) (6-31 + G(d,p) fue utilizado para átomos de oxígeno). Los paneles (C y D) muestran superficies de potencial electrostático molecular para los complejos DG con NCX6 y CX6 respectivamente, tal como se obtienen a partir de las estructuras optimizadas en fase gaseosa utilizando la utilidad cubegen en el paquete Gaussiano 16. El código de colores indica sitios ricos en electrones (rojo) y deficientes en electrones (azul).

Las trazas de tiempo potenciométricas obtenidas midiendo la fem en soluciones de DB empleando seis sensores de electrodos selectivos de iones serigrafiados diferentes conectados a un teléfono inteligente (n = 6) se muestran en la Fig. 3 como gráficos de los valores de fem obtenidos frente a las concentraciones logarítmicas. de DB con un LOD de 78,0 nM. El tiempo de respuesta promedio para los sensores empleados fue inferior a 10 s, lo que permitió registros rápidos de fem y una respuesta casi en tiempo real durante el monitoreo cinético de la degradación hidrolítica de DB. Las mediciones se obtuvieron mediante dilución gradual de la solución de DB, a una concentración inicial de 10 mM, que se realizó retirando una alícuota de la solución de DB y reemplazándola con un volumen igual de tampón Britton-Robinson (BRB) a pH 7,0 en condiciones continuas. mediciones de fem. En la Figura S7 en Materiales complementarios se presenta una curva de calibración típica en función de la concentración de DB obtenida a partir del promedio de las seis trazas de tiempo potenciométricas. Esto muestra un rango dinámico lineal de Nernstian de varios órdenes de magnitud con un R2 = 0,9986 para la correlación lineal, un valor de pendiente promedio de 27,51 ± 0,72 mV dec-1 y un potencial estándar, E0, de 305,44 ± 1,45 mV. El efecto del pH en las mediciones potenciométricas se estudió calibrando el sensor a valores de pH en el rango de 2 a 13 utilizando BRB. Estos resultados presentados en la Fig. 4 no muestran diferencias significativas en las correspondientes pendientes de Nernstian dentro del rango de pH 3–8. La Figura 4 también muestra que a valores de pH ≥ 9 se obtuvieron pendientes no nernstianas lo que se atribuye a la degradación del fármaco.

Se obtuvieron curvas de tiempo potencial de seis sensores midiendo los valores respectivos de fem en seis soluciones de DB concentradas diferentes (cada una de 10,0 mM), todas sometidas a diluciones sucesivas en las que se retiraba repetidamente una alícuota de la muestra respectiva y se añadían volúmenes equivalentes de soluciones de BRB ( pH = 7,0). Los perfiles casi superpuestos de los seis sensores serigrafiados diferentes resaltan la reproducibilidad de los sensores.

El efecto del pH sobre la estabilidad potencial de un sensor DB utilizando dos concentraciones de DB; 1,0 y 0,1 mM como se muestra en las líneas azul superior e inferior roja respectivamente. Se observaron cambios mínimos de fem para valores de pH entre 3 y 8. Cada punto es el promedio de seis mediciones, mientras que las barras de error que se muestran representan los valores RSD de las seis mediciones.

Se demostró con diferentes pruebas utilizando soluciones separadas que los sensores exhibieron una mayor selectividad hacia DB en relación con su producto de degradación THMP. Esto puede deberse a la mayor lipofilicidad del DB en comparación con el THMP al pH de trabajo, donde log KpotDB.THMP = − 2,50. Esta discriminación hacia DB sobre su producto de degradación THMP es un factor que permite un monitoreo preciso de DB durante las etapas iniciales de su reacción de degradación de hidrólisis catalizada químicamente, que se estudiaron mediante el registro continuo de los valores de fem para soluciones de DB a valores de pH 10 y 11 cada uno a Temperaturas controladas termostáticamente de 25, 30 y 35 °C, todas ± 2 °C y a una concentración inicial de DB de 0,1 mM.

DB se degrada para dar THMP, que a su vez sufre cambios en su perfil espectral como se muestra en la Fig. 5. Estos cambios en el perfil espectral dependiente del pH se deben probablemente a la ionización reversible del grupo hidroxilo fenólico conjugado con el anillo de piridina. La Figura 5 muestra la apariencia de un pico de absorbancia de THMP en λmax = 320 nm a pH 4 y 6. Esta es una región espectral donde no se produce absorción del fármaco intacto DB, como se muestra en la Fig. 6, donde se superponen los espectros de DB y THMP. a pH 7 se presentan.

Espectros de absorción de 40 μg/ml de THMP a valores de pH de 3,1, 4,2 y 6,1 representados por las líneas azul, negra y roja respectivamente.

Espectros de absorción de 40 μg/mL en cada uno de DB (línea negra) y su producto de degradación, THMP (línea roja) en BRB a pH 7.

El método propuesto depende de medir la diferencia entre el espectro de THMP obtenido de la hidrólisis de DB y el espectro de la misma concentración del fármaco intacto. De esta manera, cualquier señal debida a la cantidad de productos de degradación presentes en las muestras de DB se restó de las lecturas a la longitud de onda correspondiente después de la hidrólisis y la diferencia en absorbancia antes y después de la hidrólisis correspondería únicamente al fármaco intacto. Luego, la calibración se obtiene transfiriendo con precisión volúmenes de DB equivalentes a 100,0–600,0 μg a una serie de tubos de ensayo, cada uno de los cuales contiene 1,0 ml de NaOH 0,05 M, y se mantuvieron en un baño de agua a 100 °C durante 10 minutos. El contenido de cada tubo de ensayo se neutralizó usando HCl 0,05 M hasta pH 7,0 y se transfirió cuantitativamente en matraces volumétricos de 10 ml separados que posteriormente se completaron hasta la marca con BRB a pH 7. Luego se registró la absorbancia de cada solución a 320 nm frente a una solución en blanco correspondiente que contiene la misma concentración de DB intacto en BRB a pH 7. La Figura S8 del material complementario muestra los resultados de la aplicación de este procedimiento sugerido para obtener diferencias entre los espectros en λ = 320 nm para concentraciones de 10,0 a 60,0 μg/ml. para el producto de degradación de DB, THMP, frente a las mismas concentraciones respectivas de DB intacto que el blanco. Este procedimiento también produjo una fuerte respuesta lineal con un coeficiente de correlación R2 = 0,9999, como se muestra en la Figura S9 del Material complementario. Se investigó la degradación hidrolítica de DB en las mismas condiciones para producir THMP como se describió anteriormente. La degradación hidrolítica completa de DB para producir THMP se logró en varias concentraciones de DB midiendo con precisión volúmenes de 100 a 600 μg de DB que se transfirieron por separado a una serie de tubos de ensayo. A cada tubo de ensayo se le añadió 1,0 ml de NaOH 0,05 M y luego se mantuvo en un baño de agua a 100 °C durante 150 min. Por separado, el contenido de cada tubo de ensayo se transfirió cuantitativamente a seis matraces aforados de 10 mL que posteriormente se completaron hasta la marca con BRB. En cada muestra, la señal de absorbancia de THMP se registró a 320 nm, ya que esta longitud de onda minimizó la señal de interferencia de DB como se muestra en la Fig. 6, frente a la solución en blanco correspondiente que contenía la misma concentración de DB intacto disuelto en BRB a pH 7 que permitió la construcción de una curva de calibración THMP. Se investigó la degradación de DB en dos soluciones BRB de pH 10 y 11 controladas termostáticamente a 25, 30 y 35 °C, todas ± 2 °C. Esto se logró escaneando la reacción de degradación de DB cada 3 minutos desde el inicio de la reacción durante un período de tiempo de 150 minutos a las temperaturas controladas respectivas mediante el aumento de la señal THMP a 320 nm que también corresponde a la disminución de la señal de DB a 270 nm. nm con el tiempo creciente como se muestra en la Fig. 7.

Representación tridimensional de los espectros de absorción UV de la distigmina en tampón alcalino (BRB de pH 10) tomados durante 3,5 h de hidrólisis a 25 °C, durante las cuales la señal debida a la distigmina observada a 270 nm se redujo gradualmente y las señales debidas a la hidrólisis producto, THMP, a 252 y 320 nm se incrementaron gradualmente.

En las mediciones de HPLC, se utilizó 1-heptanosulfonato de sodio como agente de emparejamiento iónico para permitir la separación completa entre DB y su THMP y mejorar la simetría y nitidez de los picos, así como reducir la cola de los picos del fármaco. También se ajustó la cantidad de acetonitrilo utilizada, ya que a mayor concentración de acetonitrilo, se produjo separación pero con excesiva cola y mayor tiempo de retención del pico DB. Utilizando una fase móvil 0,01 M de 1-heptanosulfonato de sodio:acetonitrilo (70:30 v/v) y las condiciones cromatográficas previamente descritas, se obtuvo un tiempo de retención de 4,45 ± 0,02 min para DB y 1,91 ± 0,02 min para su producto de degradación alcalina THMP. se logró con formas de pico excelentes, como se muestra en la Fig. 8. Utilizando el enfoque de estándar externo para la calibración, se obtuvo una correlación lineal R2 = 0,9996 entre el área relativa del pico y las concentraciones de fármaco correspondientes en el rango de 4 a 32 µg/ml en λ = 220 nm como se muestra en la Figura S10 del Material complementario.

Cromatograma de HPLC de distigmina (TR = 4,45 min) y su producto de degradación, THMP, (TR = 1,91 min), en una columna analítica C18 Zorbax TM, utilizando 1-heptanosulfonato de sodio acuoso 0,01 M (ajustado a pH: 3,0 con ácido fosfórico diluido): acetonitrilo (70:30 v/v) como fase móvil con un caudal de 1,0 ml/min y detección UV a 220 nm.

Para la densitometría TLC, se realizaron muchos experimentos para lograr una separación óptima del fármaco y su producto de degradación. Las pruebas se centraron en cambiar la composición del sistema de revelado variando los porcentajes de disolventes orgánicos. Estos sistemas incluían metanol:acetato de etilo:NH3 (4:1:0,2, en volumen); acetona:butanona:H2O:NH3 (5:3:2:0,01, en volumen) y acetona:butanona:ácido acético:H2O:NH3 (1:1:1:1:0,03, en volumen). El primer sistema en desarrollo mostró una resolución deficiente para los dos analitos con colas de pico. El segundo sistema no era adecuado para DB, que se quedó casi en la línea de puntos. Sin embargo, al añadir ácido acético al sistema de revelado, el cromatograma de TLC obtenido fue prometedor. Después de un ajuste fino de las proporciones y la adición de ácido acético, el sistema de revelado óptimo fue acetona:butanona:ácido acético:H2O:NH3 (1:1:1:1:0,03, en volumen). La Figura 9 muestra picos simétricos nítidos con buena resolución para los dos componentes con valores de Rf de 0,31 y 0,64 para DB y THMP, respectivamente. Esta separación permitió el escaneo de DB en la longitud de onda correspondiente sin ninguna interferencia de su producto de degradación. Se determinó una correlación lineal, R2 = 0,9996, entre el área integrada a 270 nm y la concentración correspondiente del fármaco en el rango de 2,0 a 12,0 μg/punto, como se muestra en la Figura S11 del Material complementario.

Perfiles de escaneo densitométrico 3D para cromatogramas TLC de diferentes concentraciones de bromuro de distigmina (2-12 μg/punto) a 270 nm que muestran picos DB y THMP con valores Rf de 0,31 y 0,64, respectivamente.

Se realizó un seguimiento fuera de línea de la degradación hidrolítica de DB mediante HPLC y TLC. En ambos casos se eliminó una alícuota de la reacción de degradación de DB cada 3 min desde el inicio de la reacción y durante 100 min. Estas alícuotas se neutralizaron a pH 7 con BRB y se inyectaron 20 µl en la HPLC usando las mismas condiciones cromatográficas empleadas para las mediciones del ensayo de DB como se describió anteriormente. Estas condiciones produjeron una separación completa y excelentes formas de pico para DB y THMP, cuyos tiempos de retención se verificaron mediante inyecciones separadas de cada uno de estos compuestos en las mismas condiciones cromatográficas. En el caso de la TLC, las alícuotas extraídas de la reacción de degradación de DB se mancharon después de su neutralización en una placa de TLC de gel de sílice 60 F254 empleando las mismas condiciones cromatográficas de TLC descritas anteriormente. Se midieron las intensidades de los picos del analito de interés y se determinaron los perfiles de concentración relativa a partir de las áreas relativas de los picos frente a los tiempos de reacción.

Todos los métodos empleados en este trabajo fueron validados en cuanto a exactitud, precisión, especificidad, repetibilidad, linealidad, rango, límites de detección y cuantificación de acuerdo con las pautas de la ICH46 y se aplicaron al análisis de mezclas preparadas en laboratorio que contienen diferentes proporciones de DB y THMP. La precisión de los resultados obtenidos de ISE, UV, HPLC y TLC se expresó como el promedio de tres mediciones para cada una de las tres concentraciones de DB 1,0 × 10–3, 1,0 × 10–4 y 1,0 × 10–5 M; 15,0, 35,0 y 55,0 µg/ml; 10,0, 22,0 y 30,0 µg/ml; y 5,0, 7,0 y 9,0 µg/spot respectivamente se presentan en la Tabla 1. La repetibilidad intradía y la precisión intermedia entre días de cada técnica expresada en cada caso como el % de RSD de tres mediciones para cada una de las tres concentraciones de siendo DB 5,0 × 10–3, 6,0 × 10–4 y 8,0 × 10–5 M; 20,0, 30,0 y 50,0 µg/ml; 8,0, 16,0 y 24,0 µg/mL y 2,0, 6,0 y 10,0 µg/punto para ISE, UV, HPLC y TLC respectivamente también se presentan en la Tabla 1, que también resume varios parámetros metrológicos del sensor propuesto que muestra la idoneidad de todos los desarrollados. métodos para su uso propuesto evaluados con respecto a las recomendaciones de la IUPAC47. La Tabla 1 también muestra que el método ISE propuesto posee uno de los rangos lineales más amplios y los valores LOD y LOQ más bajos de todos los métodos empleados aquí. Los métodos propuestos también se emplearon con éxito para analizar DB en tabletas Ubretid®. La confiabilidad y precisión de las recuperaciones de todos los métodos propuestos enumerados en la Tabla 2 en relación con el método oficial para el ensayo DB muestran claramente que los métodos propuestos no se ven afectados por los excipientes y otros componentes no activos presentes en las formulaciones comerciales.

Todos los métodos analíticos empleados aquí indican estabilidad y se emplearon para monitorear la cinética de degradación de DB a pH 10 y 11 en cada caso a 25, 30 y 35 °C, todos ± 2 °C. Para mediciones de ISE en línea, el rápido tiempo de respuesta para DB de menos de 10 s ofreció múltiples ventajas. Esto permitió un registro casi instantáneo de fem y, por lo tanto, una observación casi en tiempo real del comportamiento de hidrólisis de DB. Esto también permitió obtener una cantidad significativamente mayor de puntos de datos en relación con los métodos en línea y fuera de línea empleados aquí, lo que aumenta la confianza en las constantes determinadas para la cinética de la hidrólisis de DB basada en los datos obtenidos a través de este enfoque en línea. . El tiempo de respuesta casi instantáneo del sensor también facilitó el registro de la fem a pH 10 y 11 antes del inicio del proceso de hidrólisis de DB. Esto a su vez permitió que las curvas de calibración obtenidas a estos valores de pH empleando esta metodología no mostraran diferencias estadísticamente significativas en su linealidad o pendientes de Nernstian en relación con las obtenidas por el mismo método a pH 7.

Se realizaron mediciones espectrofotométricas en línea para investigar la degradación de DB en las mismas condiciones de pH y temperatura mencionadas anteriormente. En este caso, se logró la degradación hidrolítica completa de DB para producir THMP en varias concentraciones de DB midiendo con precisión volúmenes de DB, equivalentes a 100 a 600 μg, que se transfirieron por separado a una serie de tubos de ensayo. A cada tubo de ensayo se le añadió 1,0 ml de NaOH 0,05 M y luego se mantuvo en un baño de agua a 100 °C durante 150 min. Por separado, el contenido de cada tubo de ensayo se neutralizó usando HCl 0,05 M hasta pH 7,0 y se transfirió cuantitativamente a seis matraces volumétricos de 10 ml que posteriormente se completaron hasta la marca con BRB (pH 7). En cada muestra, la señal de absorbancia de THMP se registró a 320 nm, ya que esta longitud de onda eliminó la señal de interferencia de DB contra la solución en blanco correspondiente que contenía la misma concentración de DB intacto disuelto en BRB a pH 7, lo que permitió la construcción de una curva de calibración.

Los estudios de degradación hidrolítica de DB se realizaron mediante escaneo automático de la reacción cada 3 minutos durante un período de 3,5 h. Estas exploraciones convencionales se muestran en la Fig. 7, donde el pico DB a 270 nm disminuyó gradualmente y los picos THMP a 252 y 320 nm aumentaron con el tiempo. La Figura 7 y más visiblemente en la Película S12 del Material Suplementario muestran dos puntos isosbésticos a 260 y 287 nm que indican la ausencia de reacciones secundarias. Por tanto, la degradación cinética de DB se puede expresar directamente mediante la disminución de la señal de DB a 270 nm o mediante el aumento de la señal de THMP a 320 nm con el tiempo. Ambos enfoques se correlacionaron consistentemente bastante bien con el obtenido por ISE.

Se realizaron experimentos fuera de línea para monitorear la degradación de DB colocando una concentración fija en BRB a pH 10,0 y 11, todo a 25 ± 2 °C, donde se retiraron alícuotas a intervalos de 5 minutos. Estas alícuotas se neutralizaron a pH 7 y se completaron hasta un volumen definido, y posteriormente se colocaron en las placas de TLC de gel de sílice 60 F254 y se inyectaron en la HPLC usando las condiciones cromatográficas descritas anteriormente para cada técnica. Para ambos métodos, se determinaron perfiles de concentración decrecientes relativos de DB versus los tiempos de reacción.

Para todos los enfoques empleados en este trabajo, se representó el logaritmo de la concentración de DB con respecto al tiempo para mediciones a pH 10 y 11 en cada una de las tres temperaturas empleadas, como se muestra en la Fig. 10 en el caso del teléfono inteligente integrado. sensor potenciométrico. Todos estos gráficos muestran una degradación de pseudoprimer orden de DB a través de su hidrólisis en un gran exceso de BRB. A partir de estos gráficos, se determinaron las constantes de la tasa de degradación y las vidas medias correspondientes de DB, t1/2 y se demostró que todas concuerdan en todos los métodos empleados, como se resume en la Tabla 3. Estos datos también muestran el aumento de la tasa de hidrólisis de DB. y su vida media, t1/2, disminuye al aumentar la temperatura y el pH. La energía de activación, Ea, para la reacción de degradación se calculó utilizando la ecuación. 148.

Gráficos de hidrólisis cinética de pseudoprimer orden de soluciones de bromuro de distigmina 1,0 mM con BRB de pH 10 (Panel A) y 11 (Panel B) a tres temperaturas diferentes obtenidas mediante un sensor potenciométrico integrado en un teléfono inteligente.

Estas energías de activación fueron 9,90 ± 0,97, 10,67 ± 1,80 y 10,02 ± 2,15 kcal mol-1 obtenidas por ISE, espectrofotometría y HPLC respectivamente, lo que coincide con los valores informados para el grupo éster hidrolíticamente susceptible49.

En este trabajo, todos los métodos propuestos fueron evaluados y clasificados a la luz de su cumplimiento de los principios de química analítica ecológica1 según GAPI40, ESA41 y AGREE42. La herramienta de evaluación GAPI sirve como una valiosa técnica semicuantitativa para evaluar el carácter ecológico general de una técnica analítica. Este enfoque amplía las herramientas de evaluación anteriores mediante la calificación de métodos analíticos en diversos aspectos, incluida la preparación de muestras, la recolección, la seguridad, el impacto potencial en la salud de las sustancias utilizadas y los desechos producidos. GAPI utiliza una escala de tres colores para cada sector, que va de verde a amarillo y a rojo, similar a los semáforos, donde el verde denota una técnica benigna y el rojo una técnica no respetuosa con el medio ambiente, mientras que el amarillo se encuentra en algún punto intermedio. Los pictogramas GAPI obtenidos al emplear este sistema en todas nuestras técnicas propuestas, como se muestra en la Tabla 4, demuestran que el método ISE integrado del teléfono inteligente fue el enfoque más ecológico con verde en 13 sectores, mientras que los métodos espectrofotométricos, HPLC y TLC tuvieron seis, tres y cuatro sectores en verde respectivamente.

Se aplicó la ESA para una evaluación más completa del perfil ecológico de los métodos propuestos. Esta escala asigna puntos de penalización a cada componente procesal no verde, que luego se restan de una base de 100 para proporcionar una puntuación numérica final. Cuanto mayor sea la puntuación, más ecológico será el proceso analítico. La Tabla 4 enumera estos puntajes, calculados para los métodos propuestos en este trabajo, y muestra que el enfoque de sensor electroquímico basado en teléfonos inteligentes es el más ecológico, seguido de la espectrofotometría, HPLC y TLC. Esta escala tiene la ventaja de ser semicuantitativa, con valores numéricos como referencia para evaluar el verdor. Sin embargo, el uso de esta escala también tiene muchas desventajas. Estos incluyen no proporcionar información sobre el tipo de peligros o los factores que contribuyen al impacto ambiental negativo de un procedimiento analítico, toda la información que es más útil en el desarrollo de un mejor método ecológico.

Por esta razón, se empleó aquí un tercer enfoque, AGREE, que es una herramienta de evaluación integral, sencilla y flexible que proporciona resultados interpretables e instructivos, que se introdujo recientemente47. En este enfoque, los criterios de evaluación se derivaron de los 12 principios del GAC. El resultado de la herramienta es un gráfico similar a un reloj, con una representación de color similar al sistema GAPI pero con una puntuación general mostrada en el medio. Una de las ventajas de esta métrica es la disponibilidad de software descargable de código abierto (https://mostwiedzy.pl/AGREE), que simplifica su aplicación. Esta herramienta de evaluación también indica que la metodología ISE empleada en este trabajo obtuvo la puntuación más alta, 0,88, y el mayor número de segmentos verdes, seguida de UV-VIS, HPLC y TLC con puntuaciones de 0,68, 0,51 y 0,45 respectivamente, como se indica en la Tabla 4. .

Además de su perfil ecológico, la técnica ISE basada en teléfonos inteligentes ofrece varias ventajas únicas. Estos incluyen su rápido tiempo de respuesta, que brinda la capacidad de monitoreo continuo de reacciones en tiempo real, como se discutió anteriormente; su compatibilidad con los procesos de microfabricación; su portabilidad y miniaturización que permite su uso para mediciones in situ; su asequibilidad y facilidad de uso; su alta reproducibilidad en un amplio rango lineal, así como su nivel nanomolar LOD. Estas ventajas únicas sugieren la idoneidad de este método para pruebas cinéticas in vitro en posible combinación con dispositivos electrónicos ingeribles.

Se informaron y probaron cuatro nuevos métodos indicadores de estabilidad para DB en formulaciones comerciales. Esto representa un avance importante para el análisis de DB para el cual no se informó anteriormente ningún método indicador de estabilidad. Los métodos descritos aquí fueron un método en línea basado en un teléfono inteligente conectado a un dispositivo portátil con electrodo selectivo impreso en pantalla, una estrategia espectrofotométrica UV en línea y dos estrategias fuera de línea, utilizando métodos HPLC y TLC. Todos los métodos fueron validados en cuanto a exactitud, precisión, especificidad, repetibilidad, linealidad, rango, límites de detección y cuantificación de acuerdo con las pautas de la ICH y se aplicaron al análisis de mezclas preparadas en laboratorio, así como a productos comerciales formulados. Los métodos analíticos empleados aquí se aplicaron para monitorear la cinética de degradación de DB a pH 10 y 11 en cada caso a 25, 30 y 35 °C, todos ± 2 °C. Para todos los métodos de análisis farmacéutico utilizados y para todas las condiciones de medición, se representaron los logaritmos de las concentraciones de DB con respecto al tiempo. Todas las gráficas mostraron degradación de pseudoprimer orden de DB a través de su hidrólisis en un gran exceso de BRB. A partir de estos gráficos, se determinaron las constantes de la tasa de degradación y las vidas medias correspondientes de DB, t1/2 y se demostró que todas concuerdan en todos los métodos empleados. La energía de activación para la reacción de degradación se estimó en 9,90 ± 0,97, 10,67 ± 1,80 y 10,02 ± 2,15 kcal mol-1 obtenida por ISE, espectrofotometría y HPLC respectivamente. Si bien todos los métodos de indicación de estabilidad propuestos demostraron ser altamente confiables, el sensor selectivo integrado en el teléfono inteligente se destaca como un analizador portátil con alto potencial de conectividad en la nube y demostró combinar un amplio rango dinámico lineal, el tiempo de respuesta más rápido con los límites más bajos de detección y cuantificación al tiempo que integra mejor los principios de la química analítica ecológica.

Tetrakis 4-clorofenilborato de potasio (KTCPB), calix-6-areno (CX6), cloruro de polivinilo (PVC), éter de 2-nitrofeniloctilo (NPOE), 2-metiltetrahidrofurano (2-MeTHF), tetrahidrofurano (THF), acetona, La solución de acetonitrilo y amoníaco al 32 % se adquirió de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EE. UU.). El ácido acético, la butanona, el 1-heptanosulfonato de sodio, el ácido bórico, el ácido fosfórico y el hidróxido de sodio se adquirieron en Merck (Gernsheim, Alemania). El estándar de referencia del bromuro de distigmina (DB) y las tabletas Ubretid® (5 mg DB/tableta) con números de lote 510123, 503600 y 5406132 fueron amablemente suministrados por The Arab Drug Company (El Cairo, Egipto). Se adquirieron tres tiras de electrodos C110 serigrafiadas de Drop Sens, Metrohm (España).

Se disolvió una membrana selectiva para DB serigrafiada compuesta de PVC (33,50%), NPOE (65,71%), KTCPB (0,16%, 5,0 mmol kg-1) y CX6 (0,63%, 10,0 mmol kg-1) en 2- MeTHF THF (6,0 ml). La solución de la membrana sensora se aplicó directamente sobre el SPE con la ayuda de una micropipeta y se dejó secar durante la noche. Posteriormente, el sensor se preacondicionó sumergiéndolo en una solución 0,1 mM de DB durante 3,5 h a temperatura ambiente antes de su uso inicial. Se llevaron a cabo mediciones potenciométricas en línea sin laboratorio mediante un potenciostato/galvanostato PalmSens4 computarizado y portátil alimentado por batería (Palm Instruments BV, Países Bajos) conectado con un teléfono inteligente controlado por la aplicación móvil PStouch. La tira C110 serigrafiada empleada constaba de tres electrodos de 4 mm de diámetro que comprendían un electrodo de carbono de trabajo, un electrodo auxiliar y un electrodo de referencia de Ag/AgCl. Las mediciones potenciométricas se llevaron a cabo con el sistema de tres electrodos en contacto con la solución de prueba. Las curvas de calibración para electrodos selectivos de DB se obtuvieron mediante el método de dilución sucesiva, comenzando con una solución de DB 10,0 mM y utilizando una solución tampón de pH 7,0 como diluyente, bajo mediciones continuas de la fuerza electromotriz. Las curvas de calibración se construyeron trazando los valores de fem versus el logaritmo de las concentraciones de DB. El rendimiento de los electrodos fue validado de acuerdo con la recomendación de la IUPAC47.

Las mediciones espectrofotométricas de absorción en línea emplearon un espectrofotómetro de células automáticas de escaneo PC 8 de doble haz UV-Vis, UVD 3200 (Labomed, INC, EE. UU.). La determinación de DB se logró midiendo la diferencia entre el espectro del producto de degradación alcalina y el espectro de la misma concentración del fármaco intacto.

La primera técnica fuera de línea empleada en este trabajo utilizó un sistema HPLC Agilent equipado con una bomba isocrática G1310A, un detector de longitud de onda variable G1314 y un inyector Rheodyne (modelo 7725I). Las mediciones de HPLC se realizaron en muestras de 20 µl utilizando una columna analítica C18 Zorbax TM de 5 µm (25 cm × 0,46 cm) y una fase móvil de 1-heptanosulfonato de sodio 0,01 M: acetonitrilo (70:30 v/v) a una caudal de 1,0 ml min-1 y detección UV de 220 nm. La muestra y la fase móvil se filtraron mediante filtros de membrana Millipore de 0,22 μm y 0,45 μm, respectivamente. Luego se desgasificó la fase móvil en un baño ultrasónico durante 15,0 minutos inmediatamente antes de su uso. Se transfirieron con precisión alícuotas de DB equivalentes a 40,0–320,0 μg a matraces volumétricos de 10 ml y el volumen se completó con fase móvil. Luego se construyeron curvas de calibración para DB trazando las áreas de pico relativas de DB en función de las concentraciones respectivas.

La segunda técnica off-line seleccionada en este trabajo fue la densitometría. El dispositivo empleado estaba equipado con una lámpara UV, un muestreador automático Camag Linomat 5 con una microjeringa de 100 µL, un escáner TLC Modelo 3 S/N 130319 y el software winCats para evaluación densitométrica (CAMAG, Muttenz, Suiza). Las mediciones se obtuvieron utilizando placas TLC de 20 cm x 20 cm prerrecubiertas con una capa de gel de sílice 60 F254 de 0,25 mm de espesor (E. Merck, Darmstadt, Alemania). Las soluciones examinadas se aplicaron como puntos separados a 20 mm del fondo de las placas, cada uno con una banda de 2 mm de longitud y se revelaron a 25 ± 2 °C en el modo de absorbancia a 270 nm ejecutando un sistema revelador de acetona:butanona:ácido acético: H2O:NH3 (1:1:1:1:0,03 en volumen). Las soluciones de fármaco examinadas se aplicaron como puntos compactos separados a 15 mm del fondo de las placas, cada uno con una longitud de banda de 3 mm, que se colocaron en un tanque cromatográfico saturado con la fase móvil durante 30 minutos antes del desarrollo. Las placas de TLC en fase normal se revelaron a lo largo de 8 cm de manera ascendente, luego se dejaron secar al aire y luego se escanearon a 220 nm. Para calibrar este método, se colocaron alícuotas medidas con precisión equivalentes a 2,0–12,0 μg de DB en las placas de TLC, utilizando el muestreador automático Camag Linomat y las mismas condiciones cromatográficas de TLC indicadas anteriormente. Se construyeron gráficos de calibración que relacionan la densidad óptica de cada punto con la concentración correspondiente de DB.

Los cálculos de orbitales moleculares para CX6, distigmina en su forma no bromada (DG) y sus complejos huésped-huésped se realizaron en la fase gaseosa en el nivel teórico DFT utilizando el código Gaussiano1650. Todas las geometrías se optimizaron sin ninguna restricción utilizando el intercambio B97D y la correlación funcional con el conjunto de bases 6-31G(d,p) para todos los átomos excepto el oxígeno, para el cual el conjunto de bases 6-31 + G(d,p) que incluye Se empleó una función difusa. Se informó que un protocolo computacional similar tuvo éxito en sistemas similares18,51. Todos los puntos críticos se caracterizaron como mínimos locales mediante análisis vibracional armónico al mismo nivel de teoría asegurando la ausencia de frecuencias negativas o imaginarias. Estos cálculos de frecuencia también se utilizaron para calcular las energías libres de Gibbs para todas las especies calculadas. Para tener en cuenta los efectos del disolvente, se empleó el modelo continuo polarizable implícito (PCM)52 donde se calculó un cálculo de un solo punto utilizando las geometrías optimizadas en fase gaseosa con la base estándar Pople tipo 6-311 + + g(d,p) establecida para todos los átomos para calcular las energías libres de solvatación. Dado que el medio empleado experimentalmente, el 2-nitrofeniloctil éter, que tiene una constante dieléctrica ε = 23–2453,54,55,56, no está disponible como disolvente en el código gaussiano, el disolvente 1-nitropropano, que tiene una constante dieléctrica de En estos cálculos de PCM se empleó ε = 23,7. Las energías libres de Gibbs en solución se calcularon para CX6, DG y complejos entre ellos como la suma de la energía libre de la fase gaseosa \({\Delta G^\circ }_{gas}\) y la energía libre de solvatación \({ \Delta G^\circ }_{solv}\), como se informó anteriormente18,20,51. La energía libre de Gibbs de enlace se calcula usando valores de \({\Delta G^\circ }_{solv}\) como

donde \({\Delta G^\circ }_{CXDG}\), \({\Delta G^\circ }_{CX}\), \({\Delta G^\circ }_{DG}\ ) son los \({\Delta G^\circ }_{solv}\) del complejo CX6-DG, CX6 y DG respectivamente. Para examinar la hidrofobicidad/hidrofilicidad del complejo CX6-DG en relación con CX6 y DG, hemos calculado los valores de logP según el protocolo sugerido por Nedyalkova et al.57. Brevemente, se realizó una optimización geométrica completa sin restricciones para todos los sistemas bajo estudio usando el modelo SMD empleando el conjunto de bases 6-31G(d,p) para todos los átomos excepto para el oxígeno, donde se usó el conjunto de bases 6-31 + G9d,p). . Se demostró que el modelo SMD se aplica adecuadamente, como modelo de solvatación, tanto a especies cargadas como neutras58. En este modelo, la energía libre de solvatación se divide en contribuciones electrostáticas en masa y de dispersión de cavidad. El coeficiente de partición octanol/agua se obtuvo utilizando las energías libres SMD obtenidas en estos dos disolventes a 289,15 K que se aplicaron para calcular la energía libre estándar asociada con la transferencia del soluto del agua al octanol, \(\Delta G^ \circ_{O/W}\), como se muestra a continuación;

Posteriormente se calculó el coeficiente de reparto octanol/agua según

Las interacciones no covalentes (NCI) entre DG y CX6 en sus geometrías complejas se calcularon mediante gradientes de densidad reducidos. Estos gradientes se analizaron utilizando el software Multiwfn para la generación de una superficie NCI donde los gradientes de densidad reducida (RDG) se trazaron utilizando el software VMD empleando un valor de isosuperficie de 0,3. Posteriormente, se produjeron gráficos de valores de RDG y signo (λ2) ρ con un RDG y un límite de densidad de 2,0 y 0,05 au respectivamente para informar sobre la naturaleza y la fuerza de los NCI. Se crearon superficies de potencial electrostático molecular utilizando la utilidad cuebgen en el paquete Gaussian 16.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado y sus archivos de información complementarios.

Keith, LH, Gron, LU y Young, JL Metodologías analíticas verdes. Química. Rev. 107, 2695–2708 (2007).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Gałuszka, A., Migaszewski, Z. & Namieśnik, J. Los 12 principios de la química analítica verde y la mnemónica de SIGNIFICADO de las prácticas analíticas verdes. Análisis de tendencias de TrAC. Química. 50, 78–84 (2013).

Artículo de Google Scholar

Tobiszewski, M., Mechlińska, A. y Namieśnik, J. Química analítica verde: teoría y práctica. Química. Soc. Rev. 39, 2869–2878 (2010).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

de la Guardia, M. & Garrigues, S. Manual de química analítica ecológica (Wiley, 2012).

Reservar Google Académico

Armenta, S., Garrigues, S. & de la Guardia, M. Green analytical chemistry. TrAC Trends Anal. Chem. 27, 497–511 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

de la Guardia, M. & Garrigues, S. Capítulo 1. Pasado, presente y futuro de la química analítica verde. En Challenges in Green Analytical Chemistry 2ª ed. (eds Garrigues, S. & de la Guardia, M.), 2ª ed., cap. 1, 1–18 (Real Sociedad de Química, 2020).

Google Académico

Nowak, PM, Wietecha-Posłuszny, R. y Pawliszyn, J. Química analítica de White: un enfoque para conciliar los principios de la química analítica ecológica y la funcionalidad. Análisis de tendencias de TrAC. Química. 138, 116223 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Namieśnik, J. Tendencias en análisis y seguimiento ambiental. Crítico. Anal Rev. Química. 30, 221–269 (2000).

Artículo de Google Scholar

Sheldon, RA Fundamentos de la química verde: Eficiencia en el diseño de reacciones. Química. Soc. Rev. 41, 1437–1451 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Raccary, B., Loubet, P., Peres, C. y Sonnemann, G. Evaluación de los impactos ambientales de los métodos de química analítica: de una revisión crítica a una propuesta que utiliza un enfoque de ciclo de vida. Análisis de tendencias de TrAC. Química. 147, 116525 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Turner, C. Química analítica sostenible: más que simplemente ser ecológico. Pura aplicación. Química. 85, 2217–2229 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Abd El-Rahman, MK, Zaazaa, HE, ElDin, NB y Moustafa, AA Just-dip-it (electrodo potenciométrico selectivo de iones): una forma innovadora de hacer más ecológica la química analítica. Sostenimiento ACS. Química. Ing. 4, 3122–3132 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Yu, Z., Tang, Y., Cai, G., Ren, R. & Tang, D. Sensor de presión flexible basado en electrodos de papel para inmunoensayo en el lugar de atención con multímetro digital. Anal. Química. 91, 1222-1226 (2018).

Artículo PubMed Google Scholar

Kalambate, PK y cols. Los sensores electroquímicos (bio) se vuelven verdes. Biosens. Bioelectrón. 163, 112270 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Wang, J. Biosensores electroquímicos: hacia el diagnóstico del cáncer en el lugar de atención. Biosens. Bioelectrón. 21, 1887–1892 (2006).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

del Valle, M. Sensores como herramientas verdes en química analítica. actual. Opinión. Sostenimiento verde. Química. 31, 100501 (2021).

Artículo de Google Scholar

Gałuszka, A., Migaszewski, ZM y Namieśnik, J. Traslado de sus laboratorios al campo: ventajas y limitaciones del uso de instrumentos portátiles de campo en el análisis de muestras ambientales. Reinar. Res. 140, 593–603 (2015).

Artículo PubMed Google Scholar

Abd El-Rahman, MK, Mazzone, G., Mahmoud, AM, Sicilia, E. y Shoeib, T. Nuevo sensor de membrana electroquímica selectiva de colina con aplicación en leches en polvo y fórmulas infantiles. Talanta 221, 121409 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hartel, MC, Lee, D., Weiss, PS, Wang, J. y Kim, J. Biosensor electrocrómico portátil reiniciable impulsado por sudor. Biosens. Bioelectrón. 215, 114565 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Mousavi, MPS, Abd El-Rahman, MK, Mahmoud, AM, Abdelsalam, RM y Bühlmann, P. Detección in situ del neurotransmisor acetilcolina en un rango dinámico de 1 nM a 1 mM. ACS Sens.3, 2581–2589 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hartel, MC, Lee, D., Weiss, PS, Wang, J. y Kim, J. Biosensor electrocrómico portátil reiniciable impulsado por sudor. Biosens. Bioelectrón. 215, 114565 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

ElDin, NB, El-Rahman, MKA, Zaazaa, HE, Moustafa, AA & Hassan, SA Sensor potenciométrico microfabricado para pruebas de provocación personalizadas con metacolina durante la pandemia de COVID-19. Biosens. Bioelectrón. 190, 113439 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wu, J., Barbero, R., Vajjhala, S. y O'Connor, SD Análisis en tiempo real de la cinética enzimática mediante cromatografía líquida microparalela. Desarrollo de fármacos de ensayo. Tecnología. 4, 653–660 (2006).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Sulub, Y. et al. Monitoreo de la uniformidad de la mezcla en línea en tiempo real mediante espectrometría de reflectancia del infrarrojo cercano: un enfoque de calibración fuera de línea no invasivo. J. Farmacéutica. Biomédica. Anal. 49, 48–54 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Coltro, WKT, de Santis Neves, R., de Jesus, Motheo A., da Silva, JAF & Carrilho, E. Dispositivos microfluídicos con detección de conductividad sin contacto acoplada capacitivamente dual integrada para monitorear eventos de unión en tiempo real. Sens. Actuadores B Chem. 192, 239–246 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Abd El-Rahman, MK, Zaazaa, HE, ElDin, NB y Moustafa, AA Nueva estrategia para el monitoreo en línea de la cinética de degradación del bromuro de propantelina mediante un electrodo selectivo de iones a base de calixareno. Talanta 132, 52–58 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ritacco, I. et al. Hidrólisis en ambiente ácido y degradación del satraplatino: una investigación experimental y teórica conjunta. Inorg. Química. 56, 6013–6026 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Abd El-Rahman, MK & Salem, MY Electrodo selectivo de iones (analizador en línea) versus espectroscopia UV (analizador en línea); ¿Qué estrategia ofrece más oportunidades para el seguimiento en tiempo real de la cinética de degradación del bromuro de piridostigmina? Sens. Actuadores B Chem. 220, 255–262 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Athavale, R. y col. Robustos electrodos selectivos de iones de contacto sólido para mediciones in situ de alta resolución en sistemas de agua dulce. Reinar. Ciencia. Tecnología. Letón. 4, 286–291 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Pankratova, N., Cuartero, M., Cherubini, T., Crespo, GA y Bakker, E. Acidificación en línea para la detección potenciométrica de nitritos en aguas naturales. Anal. Química. 89, 571–575 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Carey, JL III., Whitcomb, DR, Chen, S., Penn, RL y Bühlmann, P. Monitoreo potenciométrico in situ de aniones en la síntesis de nanopartículas de cobre y plata mediante el proceso de poliol. ACS Nano 9, 12104–12114 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Corba, A. et al. Detección potenciométrica de creatinina en presencia de nicotina: reconocimiento, detección y cuantificación molecular mediante regresión multivariada. Talanta 246, 123473 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Cánovas, R., Parrilla, M., Blondeau, P. & Andrade, FJ Una novedosa plataforma potenciométrica inalámbrica basada en papel para controlar la glucosa en sangre. Chip de laboratorio 17, 2500–2507 (2017).

Artículo PubMed Google Scholar

Descripción general del mercado global de sensores electroquímicos. https://www.marketresearchintellect.com/product/electrochemical-sensors-market-size-and-forecast/?utm_source=Hackmd&utm_medium=019 (2021).

Ainla, A. et al. Potenciostato de código abierto para detección electroquímica inalámbrica con teléfonos inteligentes. Anal. Química. 90, 6240–6246 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Phoonsawat, K., Agir, I., Dungchai, W., Ozer, T. y Henry, CS Un sensor híbrido asistido por teléfono inteligente para la detección simultánea de electrolitos potenciométrica y basada en la distancia. Anal. Chim. Acta 1226, 340245 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ozer, T. & Henry, CS Matriz de electrodos termoplásticos selectivos de iones basados ​​en microfluidos para la detección de iones de potasio y sodio en el lugar de atención. Microchim. Acta 189, 1-12 (2022).

Artículo de Google Scholar

Xu, G. y col. Parche electroquímico flexible, sin batería y basado en teléfono inteligente para la detección de iones de calcio y cloruro en biofluidos. Sens. Actuadores B Chem. 297, 126743 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Yin, H. y col. Sensores de suelo y dispositivos portátiles para plantas para una agricultura inteligente y de precisión. Adv. Madre. 33, 2007764 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Płotka-Wasylka, J. Una nueva herramienta para la evaluación del procedimiento analítico: índice de procedimiento analítico verde. Talanta 181, 204-209 (2018).

Artículo PubMed Google Scholar

Gałuszka, A., Migaszewski, ZM, Konieczka, P. & Namieśnik, J. Ecoescala analítica para evaluar el carácter ecológico de los procedimientos analíticos. Análisis de tendencias de TrAC. Química. 37, 61–72 (2012).

Artículo de Google Scholar

Pena-Pereira, F., Wojnowski, W. y Tobiszewski, M. AGREE: software y enfoque métrico de VERDE analítico. Anal. Química. 92, 10076–10082 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bühlmann, P. & Chen, LD Electrodos selectivos de iones con membranas detectoras dopadas con ionóforos. Supramol. Química. Mol. Nanomáter. 5, 2539 (2012).

Google Académico

Johnson, RD & Bachas, LG Sensores ópticos y potenciométricos selectivos de iones basados ​​en ionóforos. Anal. Bioanal. Química. https://doi.org/10.1007/s00216-003-1931-0 (2003).

Artículo PubMed Google Scholar

Kumar, N., Gaur, AS y Sastry, GN Una perspectiva sobre la naturaleza de las interacciones catión-π. J. química. Ciencia. 133, 97 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

En Conferencia Internacional sobre Armonización (ICH) de Requisitos Técnicos para el Registro de Productos Farmacéuticos de Uso Humano, Validación de Procedimientos Analíticos: Texto y Metodología Q2 (R1).

Buck, RP y Lindner, E. Recomendaciones para la nomenclatura de electrodos ioneselectivos (Recomendaciones IUPAC 1994). Pura aplicación. Química. 66, 2527–2536 (1994).

Artículo CAS Google Scholar

Silbey, RJ, Alberty, RA, Bawendi, MG y Papadantonakis, GA Física y química (Wiley, 2022).

Google Académico

Bender, ML, Ginger, RD & Unik, JP Energías de activación de la hidrólisis de ésteres y amidas que implican el intercambio de oxígeno carbonilo1. Mermelada. Química. Soc. 80, 1044-1048 (1958).

Artículo CAS Google Scholar

Frisch, MJ y cols. Gaussiano 16, Revisión C.01. Gaussiano 16, Rev. C. 01 Preimpresión en (2016).

Abd El-Rahman, MK, Mazzone, G., Mahmoud, AM, Sicilia, E. y Shoeib, T. Determinación espectrofotométrica de colina en formulaciones farmacéuticas mediante complejación huésped-huésped con un receptor de calixareno biomimético. Microquímica. J. 146, 735–741 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Mennucci, B. Modelo continuo polarizable. Wiley Interdisciplinario. Rev. Computación. Mol. Ciencia. 2, 386–404 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Pośpiech, B. Separación de plata (I) y cobre (II) de soluciones acuosas mediante transporte a través de membranas de inclusión de polímeros con Cyanex 471X. Septiembre Ciencia. Tecnología. 47, 1413-1419 (2012).

Artículo de Google Scholar

Pérez, MDLAA, Marı́n, LP, Quintana, JC & Yazdani-Pedram, M. Influencia de diferentes plastificantes en la respuesta de sensores químicos basados ​​en membranas poliméricas para la determinación de iones nitrato. Sens. Actuadores B Chem. 89, 262–268 (2003).

Artículo de Google Scholar

Arous, O., Saoud, FS, Amara, M. & Kerdjoudj, H. Transporte facilitado eficiente de plomo y cadmio a través de una membrana de triacetato plastificado mediada por D2EHPA y TOPO. Madre. Ciencia. Aplica. 2, 615 (2011).

CAS Google Académico

Mancilla-Rico, A., de Gyves, J. & de San Miguel, E. Caracterización estructural del papel de los plastificantes en membranas de inclusión de polímeros utilizadas para el transporte de Indio (III) que contienen IONQUEST® 801 como portador. Membranas 11, 401 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nedyalkova, M., Madurga, S., Tobiszewski, M. y Simeonov, V. Cálculo de los coeficientes de partición de disolventes orgánicos en octanol/agua y octanol/aire. J. química. inf. Modelo 59, 2257–2263 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Marenich, AV, Cramer, CJ, Truhlar, DG Modelo de solvatación universal basado en la densidad electrónica del soluto y en un modelo continuo del disolvente definido por la constante dieléctrica masiva y las tensiones superficiales atómicas. J. Física. Química. B 113, 6378–6396 (2009).

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Financiamiento de acceso abierto proporcionado por la Autoridad de Financiamiento de Ciencia, Tecnología e Innovación (STDF) en cooperación con el Banco Egipcio de Conocimiento (EKB). Financiamiento de acceso abierto proporcionado por la Autoridad de Financiamiento de Ciencia, Tecnología e Innovación (STDF) en cooperación con el Banco Egipcio de Conocimiento (EKB).

Departamento de Química Analítica, Facultad de Farmacia, Universidad de El Cairo, Calle Kasr-El Aini, El Cairo, 11562, Egipto

Norhan Badr ElDin, Esraa Fawaz y Mohamed K. Abd El-Rahman

Departamento de Química, Universidad Americana de El Cairo, Nuevo Cairo, 11835, Egipto

Eslam Dabbish y Tamer Shoeib

Departamento de Química y Biología Química, Universidad de Harvard, 12 Oxford Street, Cambridge, MA, 02138, EE. UU.

Mohamed K. Abd El-Rahman

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NBE: Metodología, Curación de datos, Validación, Redacción, Revisión y Edición; ED: Metodología, Software, Curación de datos, Validación y Redacción. EF: Metodología, Validación, Visualización y Redacción. MKA y TS; Conceptualización, Metodología, Investigación, Curación de datos, Validación, Redacción, Revisión y Edición. Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Mohamed K. Abd El-Rahman o Tamer Shoeib.

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en conflicto ni relaciones personales conocidas que pudieran haber influido en el trabajo presentado en este artículo.

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Badr ElDin, N., Dabbish, E., Fawaz, E. et al. Un dispositivo de electrodo selectivo portátil compatible con el medio ambiente para monitorear productos farmacéuticos activos y la cinética de su degradación. Informe científico 13, 11792 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-38416-y

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Recibido: 10 de marzo de 2023

Aceptado: 07 de julio de 2023

Publicado: 21 de julio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-38416-y

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