Перспективы разработки стандартных образцов в области изотермической калориметрии титрования
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы создания новых средств метрологического обеспечения в области изотермической калориметрии титрования. Анализа публикаций показал, что в данной сфере может наблюдаться несогласованность результатов, полученных на различных моделях средств измерений, а также и их несоответствие литературным данным. Такая несогласованность не обеспечивает единство и достоверность измерений и связана с отсутствием стандартизованных метрологических процедур и инструментов для их реализации. В качестве одного из путей решения этой проблемы в данной работе предложена разработка сертифицированных стандартных образцов с аттестованным значением количества теплоты растворения и реакций с установленной метрологической прослеживаемостью. На данном этапе была осуществлена подготовка и разработан план проекта и начаты работы по его реализации. Исходные материалы (растворы пропанола-1) и требования к ним были выбраны на основе анализа состояния области измерений и обзора литературных источников. Целевая неопределенность значения интегральной теплоты разведения растворов пропанола-1 была определена путем анализа характеристик рабочих средств измерений, что позволило установить требования к методу измерений, применяемому для характеризации стандартного образца. Предложен и опробован референтный метод определения аттестованного значения количества интегральной теплоты разведения, обеспечивающий прослеживаемость к государственному первичному специальному эталону единицы количества теплоты в области калориметрии растворения и реакций ГЭТ 133. В перспективе для реализации проекта необходимо продолжение исследований с целью получения экспериментальных данных по характеризации, оценке однородности и стабильности материала СО, обработки полученных результатов и оценки неопределенности аттестованного значения, что позволит завершить разработку стандартных образцов теплоты разведения.
Список литературы
1. Список источников
2. Sarge S.M., et al. Calorimetry. Fundamentals, Instrumentation and Applications // Weinheim.: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2014 - 280 p.
3. Kabiri M, et al. Application of Isothermal Titration Calorimetry for Characterizing Thermodynamic Parameters of Biomolecular Interactions: Peptide Self-Assembly and Protein Adsorption Case Studies // Biomacromolecules - 2014. - №. 15, P. 3463-3473.
4. Falconer R.J, et al. Survey of the year 2008: applications of isothermal titration Calorimetry // J. Mol. Recognit. - 2010. - №. 23, P. 395-413.
5. Falconer R.J, et al. Survey of the year 2009: applications of isothermal titration Calorimetry // J. Mol. Recognit. - 2011. - №. 24, P. 1-16.
6. Prozeller D, et al. Isothermal titration calorimetry as a complementary method for investigating nanoparticle–protein interactions // Nanoscale - 2019. - №. 11, P. 19265-19273.
7. Baranauskiene L, et al. Titration Calorimetry Standards and the Precision of Isothermal Titration Calorimetry Data // Int. J. Mol. Sci. - 2009. - Vol. 10, №. 6, P. 2752-2762
8. Paketuryte V., et al. Repeatability, precision, and accuracy of the enthalpies and Gibbs energies of a protein–ligand binding reaction measured by isothermal titration calorimetry// Eur. Biophys. J. - 2019. - Vol. 48, P. 139-152
9. Myszka D.G., et al. The ABRF-MIRG’02 Study: Assembly State, Thermodynamic, and Kinetic Analysis of an Enzyme/Inhibitor Interaction. Journal of Biomolecular Techniques, 2003; 14(4): 247-269.
10. Demarse N.A., et al. Calibration of nanowatt isothermal titration calorimeters with overflow reaction vessels. Analytical Biochemistry, 2011; 417(2): 247-255.
11. Velazquez‑Campoy A., et al. A multi-laboratory benchmark study of isothermal titration calorimetry (ITC) using Ca2+ and Mg2+ binding to EDTA. European Biophysics Journal, 2021; (50): 429-451
12. Adao R., et al. Chemical calibration of Isothermal Titration Calorimeters: An evaluation of the dilution of propan-1-ol into water as a test reaction using different calorimeters, concentrations, and temperatures // J. Chem. Thermodynamics - 2012. - №. 52, P. 57-63
13. Wadso I., et al. Standards in isothermal microcalorimetry // Pure and Applied Chemistry - 2001. - Vol. 73, №. 10, P. 1625-1639
14. Kantonen S.A., et al. Evaluation and Minimization of Uncertainty in ITC Binding Measurements: Heat Error, Concentration Error, Saturation, and Stoichiometry. Biochimica et Biophysica Acta, 2017; 1861(2): 485-498
15. Nguyen T.H., et al. Bayesian analysis of isothermal titration calorimetry for binding thermodynamics. PLOS ONE, 2018; 13(9): 1-26.
16. Hansen L.D., et al. Obtaining precise and accurate results by ITC // European Biophysics Journal - 2019. - №. 48, P. 825-835
17. Tellinghuisen J., et al. Systematic errors in isothermal titration calorimetry: Concentrations and baselines // Analytical Biochemistry - 2011. - Vol. 414, №. 2, P. 297-299
18. Medos Z., et al. Usually overlooked problems related with measurements of high‑heat efects using power compensation isothermal titration calorimetry // J. Therm. Anal. Calorim.- 2021. - №. 145, P. 87-96.
19. Darnell A., et al. Uncertainty of small enthalpy effects measured by isothermal calorimetric titration // J. Chem. Metrol.- 2021. - Vol. 15, №. 1, P. 25-37.
20. Gherrou A., et al. Complex formation of crown ethers and cryptands with Ba2+ in the biphasic system chloroform/water studied by titration calorimetry// Thermochimica Acta - 2005. - Vol. 425, №. 1-2, P. 1-5.
21. Buschmann H.-J., et al. Complex formation of 18-crown-6 with metal cations and ammonium ions in dioxane–water mixtures// Thermochimica Acta - 2008. - Vol. 472, №. 1-2, P. 17-19.
22. Boyce S.E., Tellinghuisen J., Chodera J.D. Avoiding accuracy-limiting pitfalls in the study of protein-ligand interactions with isothermal titration Calorimetry [Электронный ресурс] // biorxiv.org - 2015. - Дата обновления: 03.08.2015. URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/023796v1 (дата обращения: 21.06.2020).
23. Turnbull W. B., et al. On the Value of c: Can Low Affinity Systems Be Studied by Isothermal Titration Calorimetry? // J. Am. Chem. Soc. - 2003. - Vol. 125, №. 48, P. 14859-14866.
24. Gruner S., et al. Impact of protein and ligand impurities on ITC-derived protein–ligand thermodynamics // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects - 2014. - Vol. 1840, №. 9, P. 2843-2850.
25. Linkuviene V., et al. Isothermal titration calorimetry for drug design: Precision of the enthalpy and binding constant measurements and comparison of the instruments // Analytical Biochemistry - 2016. - Vol. 515, P. 61-64.
26. Wadso I., Needs for standards in isothermal microcalorimetry // Thermochimica Acta - 2000. - Vol. 347, P. 73-77.
27. Библиографический список
28. ISO GUIDE 35:2017(E) Reference materials — Guidance for characterization and assessment of homogeneity and stability. Fourth edition. 2017, 114 p.
29. QUAM:2012.P1-RU Руководство ЕВРАХИМ/СИТАК CG 4. Количественное описание неопределенности в аналитических измерениях. Третье издание. Екатеринбург: УНИИМ, 2012, 165 с.
Рецензия
Для цитирования:
Мишина К.А. Перспективы разработки стандартных образцов в области изотермической калориметрии титрования. Эталоны. Стандартные образцы. 2023;19(3).
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
Послать статью по эл. почте 
