Відгук інтенсивності флуоресценції плівок пірогенного діоксиду кремнію з іммобілізованим 7-гідрокси-4-метилкумарином на мікроконцентрації ацетону в повітрі

Автор(и)

  • Ya.P. Lazorenko V.G. Baryakhtar Institute of Magnetism of the Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
  • V.O. Sokolov V.G. Baryakhtar Institute of Magnetism of the Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
  • S.V. Kryvets V.G. Baryakhtar Institute of Magnetism of the Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
  • S.O. Mamilov V.G. Baryakhtar Institute of Magnetism of the Nat. Acad. of Sci. of Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe70.4.237

Ключові слова:

адсорбцiя, ацетон, кумариновi барвники, оптичний хiмiчний сенсор, флуоресценцiя

Анотація

В роботi дослiджено спектрально-флуоресцентнi властивостi барвника 7-гiдрокси-4-метилкумарину (Cou4), розчиненого в етанолi та iммобiлiзованого в сорбентi – пiрогенному дiоксидi кремнiю (аеросилi А-380), у формi плiвок i їх змiни при взаємодiї з молекулами ацетону. Визначено залежностi змiни iнтенсивностi флуоресценцiї таких плiвкових зразкiв вiд концентрацiй ацетону та етанолу в повiтрi в дiапазонi 3–15 ppm. Отриманi результати вказують на можливiсть застосування дослiджуваних плiвок для сенсорного визначення концентрацiї ацетону в повiтрi селективно стосовно простих спиртiв (етанолу), зокрема, для неiнвазивної дiагностики дiабету шляхом аналiзу видихуваного людиною повiтря.

Посилання

1. Chunyan Li, Pil Gyu Choi, Kyusung Kim, Yoshitake Masuda. High performance acetone ga sensor based on ultrathin porous NiO nanosheet. Sensor. Actuat. B-Chem. 367, 132143 (2022).

https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.132143

2. V. Saasa, Th. Malwela, M. Beukes, M. Mokgotho, ChaunPu Liu, B. Mwakikunga. Sensing technologies for detection of acetone in human breath for diabetes diagnosis and monitoring. Diagnostics 8, 12 (2018).

https://doi.org/10.3390/diagnostics8010012

3. A.M. Poff, J.M. Rho, D.P. D'Agostino. Ketone administration for seizure disorders: History and rationale for ketone esters and metabolic alternatives. Front. Neurosci.-Switz. 13, 1041 (2019).

https://doi.org/10.3389/fnins.2019.01041

4. A. Prabhakar, A. Quach, Di Wang, Haojiong Zhang, M. Terrera, D. Jackemeyer, Xiaojun Xian, F. Tsow, Nongjian Tao, E.S. Forzani. Breath acetone as biomarker for lipid oxidation and early ketone detection. Glob. J. Obes. Diabetes Metab. Syndr. 1, 12 (2014).

https://doi.org/10.17352/2455-8583.000003

5. B.A. Mamyrin. Time-of-flight mass spectrometry (concepts, achievements, and prospects). Int. J. Mass Spectrom. 206, 251 (2001).

https://doi.org/10.1016/S1387-3806(00)00392-4

6. Guangjie Song, Di Jiang, Jianchang Wu, Xiangzhong Sun, Mengyu Deng, Lei Wang, Changxiang Hao, Jiayan Shi, Hongtian Liu, Yanqing Tian, Meiwan Chen. An ultrasensitive fluorescent breath ammonia sensor for noninvasive diagnosis of chronic kidney disease and helicobacter pylori infection. Chem. Eng. J. 440, 135979 (2022).

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.135979

7. R. Selvaraj, N.J. Vasa, S.M.Sh. Nagendra, B. Mizaikoff. Advances in mid-infrared spectroscopy-based sensing techniques for exhaled breath diagnostics. Molecules 25, 2227 (2020).

https://doi.org/10.3390/molecules25092227

8. M. Alshareef, R.M. Snari, O. Alaysuy, A.M. Aldawsari, H.M. Abumelha, H. Katouah, N.M. El-Metwaly. Optical detection of acetone using "turn-off" fluorescent rice straw based cellulose carbon dots imprinted onto paper dipstick for diabetes monitoring. ACS Omega 7, 16766 (2022).

https://doi.org/10.1021/acsomega.2c01492

9. Yanyu Qi, Wenjun Xu, Nannan Ding, Xingmao Chang, Congdi Shang, Haonan Peng, Taihong Liu, Yu Fang. A film-based fluorescent device for vapor phase detection of acetone and related peroxide explosives. Mater. Chem. Front. 3, 1218 (2019).

https://doi.org/10.1039/C9QM00095J

10. Zheng Qiuying, Guo Wu, Lin Xue, Li Ming. Silica aerogel loaded with novel fluorescent probe applied for formaldehyde detection. New Chemical Materials 49, 222 (2021).

11. C.M.R. Almeida, J. Pina, J.M.C.S. Magalhaes, M.F. Barroso, L. Duraes. One-pot synthesis of lanthanide-doped silica film as a ratiometric fluorescent probe for selective amine vapours detection. Opt. Mater.: X 145, 114396 (2023).

https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.114396

12. R. Mesin, Cheng-Shane Chu, Zong-Liang Tseng. Ratiometric optical oxygen sensor based on perovskite quantum dots and Rh110 embedded in an ethyl cellulose matrix. Opt. Mater. Express 13, 945 (2023).

https://doi.org/10.1364/OME.487332

13. A. Revilla-Cuesta, I. Abajo-Cuadrado, M. Medrano, M.M. Salgado, M. Avella, M.T. Rodriguez, J. Garcia-Calvo, T. Torroba. Silica nanoparticle/fluorescent dye assembly capable of ultrasensitively detecting airborne triacetone triperoxide: Proof-of-concept detection of improvised explosive devices in the workroom. ACS Appl. Mater. Inter. 15, 32024 (2023).

https://doi.org/10.1021/acsami.3c05931

14. D. Khan, Shaily. Coumarin-based fluorescent sensors. Appl. Organomet. Chem. 37, e7138 (2023).

https://doi.org/10.1002/aoc.7138

15. B.D. Wagner. The use of coumarins as environmentallysensitive fluorescent probes of heterogeneous inclusion systems. Molecules 14, 210 (2009).

https://doi.org/10.3390/molecules14010210

16. E.R. Ale, A. Olives, L. Martin, M. Martin, B. del Castillo, A. Agnese, M. Ortega, S. Nunez-Montoya, J.L. Cabrera. Estudio del efecto solvatocromico en derivados fenolicos naturals. Ars Pharm. 43, 57 (2002).

17. V.K. Sharma, D. Mohan, P.D. Sahare. Fluorescence quenching of 3-methyl 7-hydroxyl coumarin in presence of acetone. Spectrochim. Acta A 66, 111 (2007).

https://doi.org/10.1016/j.saa.2006.02.032

18. N. Cabaleiro, I. de la Calle, C. Bendicho, I. Lavilla. Coumarins as turn on/off fluorescent probes for detection of residual acetone in cosmetics following headspace singledrop microextraction. Talanta 129, 113 (2014).

https://doi.org/10.1016/j.talanta.2014.05.033

19. V.P. Mitsai, Ya.P. Lazorenko, A.G. Misyura, S.O. Mamilov. Gas-sensing fluorescent nanostructured composites with coumarin dyes and CdTe semiconductor nanoparticles for non-invasive medical diagnostics. Nanosist. Nanomater. Nanotehnol. 19, 941 (2021).

https://doi.org/10.15407/nnn.19.04.941

20. M. Gerboles, E. Diaz, A. Noriega-Guerra. Uncertainty calculation and implementation of the static volumetric method for the preparation of NO and SO2 standard gas mixtures. Accredit. Qual. Assur. 3, 69 (1998).

https://doi.org/10.1007/s007690050188

21. D.E. Schlamadinger, D.I. Kats, J.E. Kim. Quenching of tryptophan fluorescence in unfolded cytochrome c: A biophysics experiment for physical chemistry students. J. Chem. Educ. 87, 961 (2010).

https://doi.org/10.1021/ed900029c

22. L.K. Fraiji, D.M. Hayes, T.C. Werner. Static and dynamic fluorescence quenching experiments for the physical chemistry laboratory. J. Chem. Educ. 69, 424 (1992).

https://doi.org/10.1021/ed069p424

23. F. Babick, S. Gropp, U. Katzel, M. Vorbau. Dynamic light scattering of dispersed fumed silica aggregates. Powder Technol. 217, 39 (2012).

https://doi.org/10.1016/j.powtec.2011.10.064

Завантаження

Опубліковано

2025-04-25

Номер

Том 70 № 4 (2025)

Розділ

Оптика, атоми і молекули

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.

Як цитувати

Відгук інтенсивності флуоресценції плівок пірогенного діоксиду кремнію з іммобілізованим 7-гідрокси-4-метилкумарином на мікроконцентрації ацетону в повітрі. (2025). Український фізичний журнал, 70(4), 237. https://doi.org/10.15407/ujpe70.4.237