Учёные МГУ имени М.В. Ломоносова на основе кремний-титанового геля и красителя создали новый материал, который способен достаточно быстро и в полевых условиях определить содержание опасных оксалат-ионов в пище. Уникальность нового материала состоит в том, что для осуществления анализа с его помощью не требуется проводить дополнительных манипуляций с объектом — достаточно лишь прикоснуться материалом к образцу. Результаты исследования опубликованы в журнале Sensors.

Оксалаты — это соли щавелевой кислоты. Многие из них плохо растворяются в воде и выделяются из растворов в виде кристаллов. При большом содержании оксалатов в пище существует риск развития почечнокаменной болезни. Учёные из МГУ разработали материал, обладающий высокой чувствительностью: он определяет количество опасных ионов, даже если их концентрация в четыре раза меньше максимально допустимой.

Новый сенсорный материал — это модифицированный кремний-титановый гель, из которого удалена вся жидкая фаза. Он представляет собой фиолетовый порошок из частиц размером около 100 микрометров. В структуру этого геля включён индикатор эриохромцианин, который теряет свою окраску после контакта с веществом, содержащим оксалат-ионы. Происходит это вследствие того, что титан, содержащийся в матрице сенсорного материала, может образовывать устойчивые неокрашенные комплексы с оксалат-ионами, что приводит к разрушению окрашенных комплексов с эриохромцианином и обесцвечиванию материала. Интенсивность окраски сенсорного материала, которая является показателем концентрации исследуемых ионов, учёные измеряли с помощью спектрофотометра Lambda 35.

Получить такой сенсорный материал учёным удалось с использованием золь-гель технологии. Она предполагает получение сначала раствора с нерастворимыми в нём твёрдыми частицами размером от 1 до 100 нанометров, а затем удаление из объёма системы всей жидкой фазы. После удаления жидкости молекулы твёрдых частиц начинают образовывать связи друг с другом, в результате чего создаётся трёхмерная молекулярная матрица. После завершения процесса синтеза в образовавшуюся матрицу исследователи ввели индикатор эриохромцианин.

«Важной задачей является определение оксалат-ионов в биологических жидкостях, прежде всего, в моче. Для этой цели требуется создать сенсорный материал с большей чувствительностью определения, что и будет дальнейшим развитием нашего исследования», — говорит Елена Моросанова, автор исследования, профессор кафедры аналитической химии химического факультета МГУ.

В качестве объектов анализа учёные выбрали пять образцов пищевых продуктов: листья щавеля, листья шпината, петрушку, молотый черный перец, корень имбиря. Содержание оксалат-ионов в этих образцах исследователи определили двумя методами: с использованием сенсорного материала и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Эти два метода показали высокую сходимость результатов: разница между ними составила менее 10%.

«Использование созданного нами сенсорного материала позволяет определять оксалат-ионы в пищевых продуктах просто, быстро и во внелабораторных условиях», – говорит Елена Моросанова.