شناسایی طیف گسترده داروهای دامپزشکی با استفاده از یک چارچوب ارگانیک بسیار پایدار
چکیده
شناسایی طیف گسترده داروهای دامپزشکی برای غربالگری سریع و گسترده غذاهای حیوانی بسیار مهم می باشد. چارچوب های ارگانیک- فلزی (MOF) به عنوان مواد کاربردی منفذ دار در پردارش شیمیایی و شناسایی ملکولی موثر می باشند. در این مقاله، عملکرد بالای شناسایی طیف گسترده را برای 15 داروی دامپزشکی مورد بررسی قرار دادیم و این کار از طریق دفع فلورسانتی در ماده پایدار و تازه طراحی شده آلومینیومی MOF, Al3(μ3-O)(OH)(H2O)2(PPTTA)3/2 (BUT-22) انجام شد. تا جایی که می دانیم، این تحقیق اولین مقاله سیستماتیک برای استفاده از MOF در شناسایی/ پردازش داروهای دامپزشکی از طریق روش دفع فلورسانت است. ضریب دفع داروهای دامپزشکی آزمایش شده بر روی داروهای BUT-22 فراتر از 82 درصد است و حد شناسایی (LOD) در سطح (ppb) بسیار کم است. نکته جالب این است که BUT-22 امکان شناسایی نیکاربازین (NIC) را از طریق تغییرات قرمز مشاهده شده با حداکثر رساندن انتشار فلورسانتی فراهم می آورد. به علاوه، مکانیزم دفع فلورسانتی با کمک محاسبات تئوری بررسی شده است. تحقیق انجام شده دلالت بر این دارد که MOF ها مواد مناسبی برای شناسایی داروهای دامپزشکی هستند و در کنترل پسماند داروهای حاصل از غذاهای حیوانی نقش مهمی دارند.
1. مقدمه
داروهای دامپزشکی معمولا در حیوانان و برای غلبه بر عفونت و تحمیل رشد استفاده می شوند. به هر حال، این داروها می توانند در بافت های حیوانات جمع شوند و پسماندهای آنها می توانند خطرات جدی برای سلامت انسان سبب شوند که از جمله آنها می توان تاثیرات سمی و واکنش های آلرژی را نام برد. یکی دیگر از عواقب این داروها مربوط به گسترش و رشد باکتری های مقاوم است که می توانند بر کارایی داروهای دامپزشکی و درمان بیماری های سخت تاثیر گذار باشند (ریتر و همکاران 2006). برای افزایش امنیت غذا، حداکثر مقدار پسماند (MRL) برای داروهای دامپزشکی در غذاهای مختلف تعیین شده است (پاسانتینو و راسو 2008). بنابراین، رشد و گسترش روشهای تحلیلی برای شناسایی این ترکیبات مورد علاقه بسیاری از محققان قرار گرفته است. شناسایی رسوبات داروهای دامپزشکی در مواد غذایی عمدتا بر اساس روشهای ابزاری مثل کروماتوگرافی گاز (GC) همراه با شناسایی الکترون (ECD) (ایگلاسیا – گارسیا و همکاران 2008 – اولاخ و همکاران 2006)، طیف سنجی جرم (MS) (فرناندز آلوارز و همکاران 2009 – گائو و همکاران 2009) و یا طیف سنجی حجم تاندم (MS/MS) (کارو و همکاران 2005) انجام می شوند. به هر حال، این روشهای ابزاری دارای معایبی مشترکی هستند که از جمله آنها می توان هزینه بالا، فرآیند آماده سازی پیچیده، زمان بر بودن و نیاز به تجهیزت و پرسنل آموزش دیده را بیان کرد. به علاوه، روشهای ابزاری دارای معایب خاصی چون غربالگری سریع و گسترده نمونه های غذای حیوانات و خود سنجی گله های مزرعه ای هستند. بنابراین، رشد و توسعه روش ساده و طیف گسترده داروهای دامپزشکی مطلوب می باشد.
Abstract
The broad spectrum detection of veterinary drugs is very important for rapid and large-scale safe screen of animal-derived foods. Metal-organic frameworks (MOFs), as a kind of emerged functional porous materials are quite promising in the chemical sensing and molecular detection. In this work, we report the high-performance broad spectrum detection of 15 commonly-used veterinary drugs through the fluorescence quenching in a newly-designed chemically stable Al-based MOF, Al3(μ3-O)(OH)(H2O)2(PPTTA)3/2 (BUT-22). To the best of our knowledge, this is the first systematic investigation for the application of MOFs in the detection/sensing of veterinary drugs through fluorescence quenching method. The quenching efficiencies of the tested veterinary drugs on BUT-22 are all beyond 82%, and the limits of detection (LOD) are low at parts per billion (ppb) levels. Interestingly, BUT-22 also enables the selective detection of nicarbazin (NIC) through the clearly-observed red shift of its maximum fluorescence emission wavelength. Moreover, the fluorescence quenching mechanism was explored with the help of theoretical calculations. Our work indicates that MOFs are favorable materials for the detection of veterinary drugs, being potentially useful in monitoring drug residues of animal-derived foods.
1. Introduction
Veterinary drugs are frequently used in animals to combat infections and induce growth. However, these drugs can be accumulated in animal tissues and the residues can cause severe risks to human health, such as toxic effects and allergic reactions. Another consequence is the development of resistant bacteria, which might interfere in the efficiency of veterinary drugs and even difficult diseases treatment (Ritter et al., 2006). In order to increase food safety, maximum residue levels (MRLs) are established for veterinary drugs in different kinds of food (Passantino and Russo, 2008). Therefore, the development of sensitive analytical methodologies for the detection of these compounds is of paramount interest. The detection of veterinary drug residues in foodstuff samples was typically performed based on instrumental methods such as by gas chromatography (GC) coupled to electron capture detection (ECD) (Iglesias-Garcia et al., 2008; Aulakh et al., 2006), mass spectrometry (MS) (Fernandez-Alvarez et al., 2009; Guo et al., 2009) or tandem mass spectrometry (MS/MS) (Carro et al., 2005). These instrumental methods, however, share some common drawbacks, such as high cost, complex sample preparation process, time-consuming, and require complex equipment and trained personnel. In addition, instrumental methods are also disadvantageous in the rapid and large-scale screening of animal-derived food samples and the self-examination of livestock farms. Therefore, the development of a simple and broad spectrum veterinary drug detection method is highly desired.
چکیده
1. مقدمه
2. مواد و روشها
2.1 سنتز
2.2 انتشار اشعه ایکس تک بلوری
2.3 فعالسازی نمونه های ترکیب شده MOF
2.4 اندازه گیری های فلورسانت
2.5 دفع فاز مایع
2.6 جزئیات محاسبات
2.7 آزمایشات چرخه ای
3. نتایج و بحث
3.1 ترکیب و ساختار
3.2 نفوذ پذیری و ثبات
3.3 شناسایی داروهای دامپزشکی
3.4 تحلیل مکانیزم شناسایی
3.5 آزمون استفاده چرخه ای
4. نتیجه گیری
ABSTRACT
1. Introduction
2. Materials and methods
2.1. Synthesis
2.2. Single-crystal X-ray diffraction
2.3. Activation of the as-synthesized MOF sample
2.4. Fluorescence measurements
2.5. Aqueous-phase adsorption
2.6. Calculation details
2.7. Cyclic tests
3. Results and discussion
3.1. Synthesis and Structure
3.2. Porosity and stability
3.3. Detection of veterinary drugs
3.4. Detection mechanism analysis
3.5. Cyclic use test
4. Conclusions
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه