DE19813247C1 - Determining peroxide in a liquid sample - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Peroxiden durch zeitverzögerte Fluoreszenz von Lanthanoidchelaten.The invention relates to a method for determining peroxides due to time-delayed fluorescence from lanthanoid chelates.
Der Bestimmung von Peroxiden kommt in der Analytischen Chemie eine große Bedeutung zu, denn Peroxide sind Bestandteil einer Vielzahl großtechnischer Verfahren, von Waschlaugen oder Desinfektionslösungen. Außerdem ist Wasserstoffperoxid das Produkt einer Reihe enzymkatalysierter Reaktionen. Somit kann durch eine H2O2-Bestimmung indirekt auch die Konzentration der entsprechenden Enzyme ermittelt werden. Desweiteren sind Hydroperoxide als atmosphärischer Bestandteil von Interesse.The determination of peroxides is of great importance in analytical chemistry, because peroxides are part of a large number of large-scale processes, such as wash liquors or disinfectant solutions. Hydrogen peroxide is also the product of a number of enzyme-catalyzed reactions. The concentration of the corresponding enzymes can thus also be determined indirectly by an H 2 O 2 determination. Hydroperoxides are also of interest as an atmospheric component.
Einige Verfahren nutzen die katalytische Wirkung des Enzyms Peroxidase für die Peroxidanalytik, in anderen dient die Peroxidase als Marker bei Immunoassays. Niedrige Nachweisgrenzen lassen sich durch Verwendung von p-Hydroxyphenylessigsäure als Substrat erzielen, dabei wird die Bildung der fluoreszierenden 2,2'- Dihydroxybiphenyl-5,5'-diessigsäure aus dem nicht fluoreszierenden Edukt ausgenutzt. Analoge Ergebnisse werden mit der verwandten p- Hydroxyphenylpropionsäure erhalten.Some processes use the catalytic effect of the enzyme Peroxidase for peroxide analysis, in others the peroxidase is used as a marker in immunoassays. Low detection limits can be by using p-hydroxyphenylacetic acid as a substrate achieve, the formation of the fluorescent 2,2'- Dihydroxybiphenyl-5,5'-diacetic acid from the non-fluorescent Educt used. Analogous results are obtained with the related p- Get hydroxyphenylpropionic acid.
Das Hauptproblem derartiger fluorimetrischer Bestimmungen liegt in der Limitierung der Nachweisgrenzen durch natürliche Hintergrundfluoreszenz und Streustrahlung. Es existieren jedoch Anwendungen, bei denen die langlebige Fluoreszenz von Seltenerdmetallchelaten dazu genutzt wird, eben diese Hintergrundstrahlung durch zeitverzögerte Aufnahme des Meßsignals deutlich zu reduzieren. Zusätzlich erfolgt eine Vergrößerung der Stokes'schen Verschiebung (Abstand zwischen Anregungs- und Emissionsmaximum) auf weit über 100 nm. Dies bedeutet eine weitere Verbesserung des Verhältnisses zwischen spezifischer und unspezifischer Fluoreszenz. Häufige Anwendung finden Europium (III)- Chelate als Markersubstanzen in Immunoassays. Nach der Immunreaktion und verschiedenen weiteren Aufarbeitungsschritten wird die Fluoreszenz des Europiums zeitverzögert detektiert (neben vielen weiteren Literaturstellen unter anderem beschrieben bei Soini, E.; Kojola, H. Clin. Chem. 29 (1983) 65, Diamandis, E. P. Clin. Biochem. 21 (1988) 139).The main problem with such fluorimetric determinations lies in the limitation of the detection limits by natural Background fluorescence and scattered radiation. However, there are Applications in which the long-lasting fluorescence of Rare earth metal chelates are used to do this Background radiation due to delayed recording of the measurement signal to reduce significantly. In addition, the Stokes' shift (distance between excitation and Emission maximum) to well over 100 nm. This means another Improve the relationship between specific and nonspecific fluorescence. Europium (III) is frequently used - Chelates as marker substances in immunoassays. After Immune reaction and various other processing steps the fluorescence of the europium is detected with a time delay (next to described in many other references, among others Soini, E .; Kojola, H. Clin. Chem. 29 (1983) 65, Diamandis, E.P. Clin. Biochem. 21: 139 (1988).
Verfahren, die eine enzymatische Reaktion mit der Bildung eines Lanthanoidchelates aus einem der Reaktionsprodukte koppeln, sind in der Literatur unter der Bezeichnung EALL (enzyme-amplified lanthanide luminescence) beschrieben worden (Evangelista, R. A.; Pollak, A.; Gudgin Templeton, E. F. Anal. Biochem. 197 (1991) 213; Gudgin Templeton, E. F.; Wong, H. E.; Evangelista, R. A.; Granger T.; Pollak A. Clin. Chem. 37(9) (1991) 1506; Papanastasiou-Diamandi, A.; Christopoulos T. K.; Diamandis,E. P. Clin. Chem. 38(4) (1992) 545; Christopoulos T. K., Diamandis E. P. Anal. Chem. 64 (1992) 342). Keines der geschilderten Verfahren diente jedoch der Peroxidbestimmung oder nutzte Peroxidase.Process involving an enzymatic reaction with the formation of a Coupling lanthanoid chelates from one of the reaction products are in the literature under the name EALL (enzyme-amplified lanthanide luminescence) (Evangelista, R. A .; Pollak, A .; Gudgin Templeton, E.F. Anal. Biochem. 197 (1991) 213; Gudgin Templeton, E. F .; Wong, H.E .; Evangelista, R. A .; Granger T .; Pollak A. Clin. Chem. 37 (9) (1991) 1506; Papanastasiou-Diamandi, A .; Christopoulos T. K .; Diamandis, E. P. Clin. Chem. 38 (4) (1992) 545; Christopoulos T.K., Diamandis E.P. Anal. Chem. 64 (1992) 342). However, none of the described processes served the Peroxide determination or used peroxidase.
In Zheng, X.-Y.; Lu J.-Z.; Zhu, Q.-Z.; Xu, J.-G.; Li, Q.-G. Analyst 122 (1997) 455 ist die Bildung fluoreszierender Terbium(III)- Chelate aus dem unter Häminkatalyse und Wasserstoffperoxideinwirkung gebildeten Oxidationsprodukt von p- Hydroxybenzoesäure beschrieben. Daraus wurde von den Autoren eine Methode zur Bestimmung mit Hämin markierten Albumins entwickelt. Die Autoren heben hervor, daß unter den von ihnen gewählten Bedingungen p-Hydroxyphenylessigsäure oder p- Hydroxyphenylpropionsäure als Substrate ungeeignet sind.In Zheng, X.-Y .; Lu J.-Z .; Zhu, Q.-Z .; Xu, J.-G .; Li, Q.-G. Analyst 122 (1997) 455 is the formation of fluorescent terbium (III) - Chelates from under hemin catalysis and Oxidation product of p- Hydroxybenzoic acid described. The authors turned this into a Method for determining albumins marked with hemin developed. The authors emphasize that among those chosen by them Conditions p-hydroxyphenylacetic acid or p- Hydroxyphenylpropionic acid are unsuitable as substrates.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem Peroxide besonders selektiv bestimmt werden sollen. Hierzu sollen die zeitverzögerte Fluoreszenz und die große Stokes'sche Verschiebung der Lanthanoidchelate zur Peroxidanalytik eingesetzt werden.The present invention is based on the object To provide procedures with which peroxides in particular to be determined selectively. To do this, the time-delayed Fluorescence and the large Stokes shift of the Lanthanoid chelates are used for peroxide analysis.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß Komplexe von Terbium(III) und EDTA mit den durch Peroxidasekatalyse in Gegenwart von Oxidantien wie Wasserstoffperoxid gebildeten Dimeren von p- Hydroxyphenyl-essigsäure oder p-Hydroxyphenylpropionsäure in Gegenwart von Schwerionensalzen wie CsCl und bei hohen pH-Werten ternäre Chelate bilden, welche bei Anregung des chelatisierenden Dimers durch Licht geeigneter Wellenlänge die für das Seltenerdmetall typische Fluoreszenz zeigen. Die Fluoreszenz der erhaltenen ternären Terbium(III)-Komplexe läßt sich für die Quantifizierung von Peroxiden oder indirekt auch von Peroxidase nutzen.Surprisingly, it was found that complexes of terbium (III) and EDTA with those by peroxidase catalysis in the presence of Oxidants such as hydrogen peroxide formed dimers of p- Hydroxyphenyl acetic acid or p-hydroxyphenylpropionic acid in Presence of heavy ion salts such as CsCl and at high pH values form ternary chelates, which upon excitation of the chelating Dimers by light of suitable wavelength which for the Show rare earth metal typical fluorescence. The fluorescence of the obtained ternary terbium (III) complexes can be used for Quantification of peroxides or indirectly also of peroxidase use.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung von Peroxiden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine flüssige Probe, die ein Peroxid enthält, mit einer Peroxidase und p- Hydroxyphenylessigsäure oder p-Hydroxyphenylpropionsäure in Kontakt bringt, nach erfolgter Reaktion einen Terbium(III)-EDTA-Komplex und eine stark alkalische Lösung zugibt und die Reaktion fluoreszenzspektroskopisch auswertet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Bestimmung aller Peroxide eingesetzt werden, die in Gegenwart einer Peroxidase oder Microperoxidase die genannten Hydroxyphenylcarbonsäuren zu fluoreszierenden Dimeren oxidieren.The invention relates to a method for determining Peroxides, which is characterized in that a liquid Sample containing a peroxide with a peroxidase and p- Hydroxyphenylacetic acid or p-hydroxyphenylpropionic acid in contact brings, after the reaction, a terbium (III) EDTA complex and a strong alkaline solution adds and the reaction evaluated by fluorescence spectroscopy. The invention The method can be used to determine all peroxides that in the presence of a peroxidase or microperoxidase Oxidize hydroxyphenylcarboxylic acids to fluorescent dimers.
Das Verfahren kann auch für die Auswertung von Immunoassays verwendet werden, in denen eine der Immunkomponenten mit einer Peroxidase oder einem Enzym, das bei der von ihm katalysierten Umsetzung Peroxide freizusetzen vermag, markiert ist.The method can also be used for the evaluation of immunoassays be used in which one of the immune components with a Peroxidase or an enzyme in the catalyzed by him Implementation is able to release peroxides is marked.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll im folgenden anhand von Beispielen verdeutlicht werden:The method according to the invention is to be described below with reference to Examples are illustrated:
Kalibration für WasserstoffperoxidCalibration for hydrogen peroxide
Es werden zwei Reagenzlösungen angesetzt:Two reagent solutions are made up:
2,5 mg Peroxidase (aus Meerrettich, 116 u/mg)
8,3 mg p-Hydroxyphenylpropionsäure
mit Ammonium-/Ammoniumchlorid-Puffer pH 9,5 auf 50 ml auffüllen. 2.5 mg peroxidase (from horseradish, 116 u / mg)
Fill 8.3 mg of p-hydroxyphenylpropionic acid to 50 ml with ammonium / ammonium chloride buffer pH 9.5.
112 mg TbCl3 112 mg TbCl 3
. 6H2 . 6H 2
O
112 mg Na2 O
112 mg Na 2
EDTA . 2H2 EDTA. 2H 2
O
3,72 g CsCl
mit 0,1 M NaOH auf 10 ml auffüllen.O
Make up 3.72 g CsCl with 0.1 M NaOH to 10 ml.
Auf einer Mikrotiterplatte werden in einer Kavität 50 µl der Lösung 1 und 50 µl einer 0,05 bis 100 µol/L enthaltenden Wasserstoffperoxidlösung zusammengegeben. Nach 15 min werden 50 µl der Lösung 2 und 10 µl 1 M NaOH zugesetzt. Anschließend wird die Fluoreszenz bei 548 nm mit einer Anregungswellenlänge von 320 nm bei einer Zeitverzögerung von 100 µs und einer Integrationsdauer von 900 µs bestimmt. Die Intensität der Fluoreszenzsignals wird in Abhängigkeit von der Wasserstoffperoxidkonzentration in Form einer Kalibrationsfunktion aufgetragen. Mit Hilfe dieser Kalibrationsfunktion läßt sich der Wasserstoffperoxidgehalt unbekannter Lösungen bestimmen.50 µl of the solution are placed in a cavity on a microtiter plate 1 and 50 µl of a 0.05 to 100 µol / L containing Combined hydrogen peroxide solution. After 15 min, 50 µl 2 and 10 µl of 1 M NaOH were added to the solution. Then the Fluorescence at 548 nm with an excitation wavelength of 320 nm with a time delay of 100 µs and an integration period of 900 µs determined. The intensity of the fluorescence signal is in Dependence on the hydrogen peroxide concentration in the form of a Calibration function applied. With the help of this Calibration function can be the hydrogen peroxide content determine unknown solutions.
Kalibration für t-ButylhydroperoxidCalibration for t-butyl hydroperoxide
Es werden zwei Reagenzlösungen angesetzt:Two reagent solutions are made up:
2,5 mg Peroxidase (aus Meerrettich, 116 u/mg)
7,6 mg p-Hydroxyphenylessigsäure
mit Ammonium-/Ammoniumchlorid-Puffer pH 9,5 auf 50 ml auffüllen.2.5 mg peroxidase (from horseradish, 116 u / mg)
Fill up 7.6 mg p-hydroxyphenylacetic acid with ammonium / ammonium chloride buffer pH 9.5 to 50 ml.
112 mg TbCl3 112 mg TbCl 3
. 6H2 . 6H 2
O
112 mg Na2 O
112 mg Na 2
EDTA . 2H2 EDTA. 2H 2
O
3,72 g CsCl
mit 0,1 M NaOH auf 10 ml auffüllen. O
Make up 3.72 g CsCl with 0.1 M NaOH to 10 ml.
Auf einer Mikrotiterplatte werden in einer Kavität 50 µl der Lösung 1 und 50 µl einer 0,1 bis 100 µM enthaltenden t-Butyl hydroperoxidlösung zusammengegeben. Nach einer Reaktionszeit von 15 min werden 50 µl der Lösung 2 und 10 µl 1 M NaOH zugesetzt. Anschließend wird die Fluoreszenz bei 548 nm mit einer Anregungswellenlänge von 320 nm bei einer Zeitverzögerung von 100 µs und einer Integrationsdauer von 900 µs bestimmt. Die Intensität der Fluoreszenzsignals wird in Abhängigkeit von der t-Butylhydroperoxidkonzentration in Form einer Kalibrationsfunktion aufgetragen. Mit Hilfe dieser Kalibrationsfunktion läßt sich der t- Butylhydroperoxidgehalt unbekannter Lösungen bestimmen.50 µl of the solution are placed in a cavity on a microtiter plate 1 and 50 µl of a 0.1 to 100 µM containing t-butyl hydroperoxide solution combined. After a response time of 15 min 50 ul of solution 2 and 10 ul 1 M NaOH are added. Then the fluorescence at 548 nm with a Excitation wavelength of 320 nm with a time delay of 100 µs and an integration period of 900 µs determined. The intensity of the fluorescence signal is dependent on the t-Butyl hydroperoxide concentration in the form of a calibration function applied. With the help of this calibration function, the t Determine the butyl hydroperoxide content of unknown solutions.
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