Научная проблема, на решение которой направлен проект:
Современные подходы к контролю качества и безопасности пищевых продуктов основаны преимущественно на использовании дорогостоящих, ресурсоемких и стационарных инструментальных методов анализа. Такие методы требуют квалифицированного персонала, времени и сложной пробоподготовки, что существенно ограничивает возможности их применения в условиях экспрессного и массового контроля, особенно во внелабораторных условиях его проведения. В то же время, растущие масштабы глобальной продовольственной торговли, повышение рисков контаминации пищевой продукции ксенобиотиками различной природы, а также потребности в оперативной диагностике загрязнений на всех этапах производства, транспортировки и хранения продуктов диктуют необходимость разработки доступных и простых методов химического анализа, обеспечивающих быстрое получение результата. В этом направлении актуальной задачей является разработка тест-методов для лабораторного и внелабораторного химического анализа пищевых продуктов с применением тест-систем.
Такие тест-системы позволяют определять широкий спектр веществ с помощью портативного и доступного оборудования. Однако, для достижения необходимых пределов обнаружения и селективности с применением тест-систем необходимы методы разделения и концентрирования, среди которых экстракционные методы остаются наиболее востребованными при работе с пробами сложного состава. В рамках развития экстракционных методов актуальной задачей остается поиск новых экстракционных систем и разработка способов выделения и концентрирования аналитов, обеспечивающих высокие коэффициенты концентрирования, производительность, безопасность и совместимость с методом анализа.

Научная значимость и актуальность решения обозначенной проблемы:
По Указу Президента Российской Федерации от 28.02.2024 г. № 145 обеспечение продовольственной безопасности РФ относится к стратегиям научно-технологического развития РФ. На современном уровне развития технологий производство пищевых продуктов невозможно представить без высокоэффективного и экспрессного контроля их качества, который включает в себя химический анализ. В свою очередь химический анализ пищевых продуктов невозможен без совершенствования существующих и предложения новых подходов и методов для его реализации. Сложность работы с образцами продуктов питания заключается в многокомпонентности их матриц, низких концентрациях определяемых веществ, что требует предварительной стадии пробоподготовки, включающих выделение и концентрирование целевых аналитов. Таким образом, актуальной задачей современной аналитической химии является разработка доступных и простых методов подготовки проб сложного состава и их химического анализа, обеспечивающих быстрое получение результата. В этом направлении новые возможности открывают подходы, основанные на сочетании тест-методов и микроэкстракционных методов разделения и концентрирования. При этом актуальным направлением остается поиск и изучение новых экологически безопасных и избирательных экстракционных систем, а также разработка новых способов для повышения эффективности выделения и концентрирования ксенобиотиков с ориентацией на особенности химического состава анализируемых проб пищевых продуктов и возможности тест-методов.

Конкретная задача в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, ее масштаб:
Растущие объемы продовольственной торговли и риски загрязнения пищевых продуктов ксенобиотиками обуславливают необходимость создания быстрых и универсальных технологий контроля качества пищевой продукции. С учетом этой потребности в данном проекте поставлена цель – создание комплекса эффективных тест-методов и тест-систем, основанных на сочетании возможностей жидкостной микроэкстракции в дизайнерские растворители и портативных методов детектирования (флуоресценция, хемилюминесценция, колориметрия). Для реализации поставленной цели планируется решение следующих задач:
1. Изучить и обосновать возможность использования эвтектических растворителей на основе спиртов, органических кислот, аминокислот, сахаров, аминов, мочевины и природных терпенов в качестве среды для проведения хемилюминесцентных реакций. Провести систематическое исследование закономерностей и кинетики хемилюминесцентных реакций окисления люминола в среде эвтектических растворителей для последующей разработки тест-систем на основе полученных результатов. Исследовать влияние ксенобиотиков различных классов, способных к образованию комплексов с ионами металлов (например, антибактериальных и других лекарственных веществ (фторхинолонов, тетрациклинов, сульфаниламидов), пестицидов (фунгицидов, инсектицидов), консервантов, фенолов и их производных), а также проявляющих флуоресцентные свойства (полициклических ароматических углеводородов) на интенсивность хемилюминесценции для их количественного определения.
2. Разработать экспрессные способы для лабораторного хемилюминесцентного определения ксенобиотиков (антибактериальных веществ, фунгицидов, полициклических ароматических углеводородов) в пищевых продуктах, основанные на жидкостной микроэкстракции аналитов в эвтектические растворители и детектировании аналитического сигнала непосредственно в экстрактах (фаза эвтектического растворителя).
3. Для внелабораторного хемилюминесцентного анализа пищевых продуктов разработать тест-методы с применением бумажных чипов и вращающегося мембранного диска, включающие микроэкстракционное выделение аналитов в эвтектические растворители с последующей регистрацией аналитического сигнала на устройствах.
4. Разработать колориметрические тест-системы в форматах бумажного чипа, индикаторной тест-трубки и вращающегося мембранного диска с применением эвтектических растворителей, выполняющих двойную функцию – экстрагента для выделения и концентрирования аналитов, а также реагента для их дериватизации.
5. Разработать комбинированный способ определения полициклических ароматических углеводородов в пищевых продуктах в внелабораторных и лабораторных и условиях. На первом этапе способ предполагает экспресс-скрининг: выделение и концентрирование аналитов в гидрофобный эвтектический растворитель с последующей оценкой их содержания по интенсивности флуоресценции. Второй этап анализа (в случае превышения максимально допустимого уровня по результатам первого этапа) – количественное определение аналитов в экстрактах методом жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием.
6. Разработать эффективные микроэкстракционные способы выделения и концентрирования различных групп антибактериальных веществ, способных к комплексообразованию (фторхинолонов, тетрациклинов), из пищевых продуктов животного и растительного происхождения в виде их комплексов с ионами металлов в новые дизайнерские растворители на основе первичного амина и терпеноида. Изучить возможность проведения тест-определения аналитов в выбранной экстракционной системе по окраске или флуоресценции экстрактов.
7. Изучить возможность применения дизайнерских растворителей на основе терпенов и терпеноидов (борнеол, карвон, гераниол, сквалан, фелландрен и др.) в качестве экстрагентов для определения неполярных, а также способных к комплексообразованию органических загрязнителей (например, пестицидов, фталатов), в различных матрицах пищевых продуктов. Изучить влияние природы компонентов дизайнерских растворителей на эффективность массопереноса и достигаемые коэффициенты концентрирования.
В целом масштаб проекта предполагает комплексное изучение экстракционных свойств гидрофильных, квази-гидрофобных и гидрофобных эвтектических растворителей по отношению к различным классам аналитов с целью выявления их аналитических возможностей для проведения тест-анализа пищевых продуктов с различными методами детектирования (флуоресценция, хемилюминесценция, колориметрия).

Научная новизна поставленной задачи, обоснование достижимости решения поставленной задачи и возможности получения запланированных результатов:
В рамках проекта впервые будет изучено протекание хемилюминесцентных реакций окисления люминола в присутствии ионов металлов в качестве катализаторов для определения различных ксенобиотиков, способных к комплексообразованию, а также проявляющих флуоресцентные свойства, в среде эвтектических растворителей. Для снижения пределов обнаружения будет изучено влияние природы металла на интенсивность хемилюминесценции и воспроизводимость аналитического сигнала. Полученные закономерности позволят также определять содержание ионов тяжелых металлов после их микроэктракционного выделения из проб пищевых продуктов. В наших предварительных исследованиях было установлено, что в определенных эвтектических растворителях (на основе этиленгликоля и мочевины) удается значительно уменьшить скорость затухания хемилюминесценции, что положительно сказывается на воспроизводимости анализа. Следует отметить, что в литературе не было найдено работ по изучению хемилюминесцентных реакций в среде эвтектических растворителей. Установленные закономерности открывают новые возможности для эффективного сочетания методов жидкостной микроэкстракции и хемилюминесценции.
Планируется разработать аналитический подход для хемилюминесцентного определения различных ксенобиотиков в пищевых продуктах, основанный на выполнении хемилюминесцентного анализа в среде эвтектического растворителя. Предлагаемый подход обеспечит регистрацию аналитического сигнала непосредственно в экстракте пробы, исключая дополнительные стадии пробоподготовки, такие как испарение органического растворителя и повторное растворение аналитов в водной фазе, которые используются на данный момент для сочетания микроэкстракционного выделения аналитов и их хемилюминесцентного определения.
Кроме того, планируется разработать аналитические подходы, основанные на сочетании микроэкстракции в эвтектические растворители и хемилюминесценции на бумажных чипах. Новые подходы найдут для изготовления тест-систем, предназначенных для скрининг-определения ксенобиотиков в продуктах питания во внелабораторных условиях. Применение эвтектического растворителя позволит замедлить протекание хемилюминесцентной реакции и осуществить детектирование непосредственно на чипе. Дополнительным преимуществом является возможность иммобилизации реагентов на бумажном носителе, что исключает необходимость использования жидких растворов реагентов и их дозирования во внелабораторных условиях, существенно упрощая проведение анализа. Экспериментальный задел коллектива в области применения бумажных устройств для химического анализа подтверждается опубликованными ранее результатами [Microchemical Journal. 150. 104134. 2019. DOI: 10.1016/j.microc.2019.104134; Talanta. 183. 290-296. 2018 DOI: 10.1016/j.talanta.2018.02.074].
С целью сочетания процессов микроэкстракции и детектирования аналитического сигнала на одной аналитической платформе будет разработана топология вращающихся дисков на основе гидрофобных мембранных материалов, импрегнированных эвтектическими растворителями. Вращающиеся диски одновременно выполняют две функции: перемешивающего устройства и носителя фазы. Использование вращения диска позволит диспергировать экстрагент и увеличить площадь межфазного контакта, что ускорит массоперенос и повысит эффективность извлечения ксенобиотиков. Полученные результаты найдут применение для создания портативных и чувствительных тест-систем, предназначенных для хемилюминесцентного определения ксенобиотиков в пищевых продуктах. Предпосылкой успешной реализации данного направления является ранее накопленный коллективом проекта опыт по использованию вращающихся дисков для микроэкстракционного выделения антибактериальных веществ из биологических жидкостей [Microchemical Journal. 163. 105913. 2021. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105913].
Для определения ксенобиотиков, способных вступать в реакции конденсации с образованием окрашенных оснований Шиффа (например, лекарственные вещества, содержащие карбонильные или аминогруппы), будут разработаны колориметрические тест-системы на основе индикаторных тест-трубок, вращающихся мембранных дисков и бумажных чипов. В данных тест-системах будут применены эвтектические растворители, иммобилизованные на инертной матрице, которые будут выполнять одновременно роль и экстрагента, и реагента для дериватизации аналита. Подход открывает возможность одновременного выделения и концентрирования целевых аналитов из матриц пищевых продуктов в эвтектические растворители и их дериватизации с образованием окрашенных соединений. Двойная функция эвтектического растворителя в новых тест-системах позволит сократить количество вспомогательных реактивов, упростить схему анализа и повысить полноту извлечения аналита за счет механизма реакционной экстракции. Предпосылкой для успешной реализации данного направления является экспериментальный задел коллектива проекта, подтвердивший возможность использования компонентов эвтектических растворителей в качестве реагентов для дериватизации аналитов [Journal of Molecular Liquids. 353. 118820. 2022. DOI: 10.1016/j.molliq.2022.118820]. Также научная группа имеет опыт успешной работы в создании индикаторных тест-трубок для внелабораторного контроля сложных объектов анализа [Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 253. 119556. 2021. DOI: 10.1016/j.saa.2021.119556].
Для определения ксенобиотиков, способных к флуоресценции (полициклические ароматические углеводороды), будет предложен комбинированный подход, основанный на применении тест- и хроматографического методов. Новый тест-метод предполагает выделение и концентрирование аналитов в гидрофобный эвтектический растворитель с последующей скрининг оценкой суммарного содержания аналитов по интенсивности флуоресценции. При превышении интенсивности излучения установленного порогового значения, реализуется второй метод – селективное количественное определение аналитов хроматографическим методом. Предлагаемый подход позволит обеспечить оперативность контроля. Способность полициклических ароматических углеводородов к флуоресценции широко применяется для их определения [Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 200. 93-101. 2018. DOI: 10.1016/j.saa.2018.04.014; Journal of Chromatography A. 1056 (1–2). 121-130. 2004. DOI: 10.1016/j.chroma.2004.04.066], однако, учитывая их низкие концентрации в продуктах питания, для флуорисцентного скрининг-контроля необходимо их предварительное концентрирование. Ранее в литературе не было представлено работ по скринингу полициклических ароматических углеводородов в продуктах питания по интенсивности их люминесценции в среде эвтектических растворителей. Экспериментальный задел коллектива в области выделения и концентрирования полициклических ароматических углеводородов из проб пищевых продуктов подтверждается публикациями [Talanta. 237. 122968. 2022. DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122968, Talanta. 224. 121888. 2021. DOI: 10.1016/j.talanta.2020.121888].
Планируется разработать комбинированный подход для определения антибактериальных веществ (фторхинолоны, тетрациклины), способных к комплексообразованию, в продуктах питания. Подход предполагает колориметрический скрининг для экспресс-идентификации аналитов с последующим селективным количественным определением с применением хроматографических методов при превышении установленных нормативных уровней. В ходе проекта будут установлены закономерности, определяющие влияние состава эвтектических растворителей на основе терпенов и первичных аминов на эффективность извлечения веществ различных классов из жидких и твердых пищевых матриц. Ожидается, что амин в составе квазигидрофобного эвтектического растворителя будет способствовать ионизации аналитов и их селективному выделению в экстрагент. Кроме того, амин может создавать щелочную среду для протекания дериватизации аналитов для их более эффективного извлечения и детектирования. Ожидается, что амин в составе эвтектического растворителя будет способствовать ионизации фторхинолонов и их более эффективному извлечению в экстрагент. Кроме того, предполагается, что образование комплексов фторхинолонов с ионами металлов в щелочной среде будет способствовать усилению их флуоресценции, тем самым снизит предел обнаружения. Тетрациклины способны образовывать комплексы с ионами металлов в щелочной среде, которые потенциально извлекаются лучше, чем исходный аналит, поэтому амин в составе эвтектического растворителя будет создавать среду для протекания реакции комплексообразования и способствовать более эффективному извлечению аналитической формы в экстрагент. В отношении природных терпенов в виду их сродства к определенным органическим аналитам сохраняется актуальность поиска новых подходов для извлечения последних из сложных матриц. Природный терпен в составе эвтектического растворителя может увеличить эффективность экстракции за счет π-π взаимодействий и образования водородных связей. Предпосылкой для успешной реализации данного направления является экспериментальный задел коллектива проекта, подтвердивший возможность использования эвтектического растворителя на основе тимола и 1-октиламина для выделения органического загрязнителя из водного раствора [Analytica Chimica Acta. 1374. 344523. 2025. DOI: 10.1016/j.aca.2025.344523].
В рамках проекта будут изучены экстракционные свойства натуральных эвтектических растворителей на основе терпенов и терпеноидов для выделения, концентрирования и определения различных ксенобиотиков из жидких и твердых пищевых продуктов. Предполагается, что природные терпены и терпеноиды могут увеличить эффективность экстракции за счет π-π взаимодействий и образования водородных связей. Ожидается, что использование таких «зеленых» и биоразлагаемых компонентов позволит повысить эффективность микроэкстракционного извлечения, селективность и чувствительность тест-методов. Как следствие, планируется разработать подходы к выделению и концентрированию неполярных веществ, например пестицидов и эфиров фталевой кислоты (фталатных пластификаторов), из пищевых продуктов и напитков с использованием эвтектических растворителей на основе натуральных терпеноидов (борнеол, нерол, гераниол), которые ранее не применялись для экстракции ксенобиотиков. Ожидается, что предложенные подходы обеспечат высокую степень извлечения целевых аналитов, позволят значительно упростить подготовку проб, уменьшить расход органических растворителей и повысить эффективность количественного и качественного анализа данных соединений методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с ультрафиолетовым детектированием. Также в работе будет изучена возможность применения выбранной экстракционной системы для экспресс-скрининга аналитов колориметрическим методом. Предпосылкой для успешного достижения поставленных целей являются полученные коллективом проекта результаты по микроэкстракции фталатов из детского питания [Talanta. 280. 126748. 2024. DOI: 10.1016/j.talanta.2024.126748] и пестицидов [Journal of Molecular Liquids. 306. 112906. 2020. DOI: 10.1016/j.molliq.2020.112906] с последующим определением методом жидкостной хроматографии с ультрафиолетовым детектированием.

Современное состояние исследований по данной проблеме:
В настоящее время контроль качества и безопасности пищевых продуктов преимущественно осуществляется в лабораторных условиях с использованием дорогостоящего оборудования и трудоемких способов пробоподготовки. Традиционные подходы, в частности с применением хроматографических методов, обеспечивают высокую селективность и чувствительность, но характеризуются значительными временными затратами и требуют участия специалистов высокой квалификации. Вместе с тем, во многих случаях для оценки безопасности пищевых продуктов достаточным является проведение полуколичественного скрининга, направленного на оперативное выявление целевых групп ксенобиотиков. В связи с этим очевидным преимуществом обладают экспрессные, портативные, экономически доступные и безопасные тест-системы, обеспечивающие проведение анализа, в том числе, во внелабораторных условиях.
Для экспрессного скрининга ксенобиотиков различных классов в продуктах питания перспективным является применение метода хемилюминесценции [Journal of Chromatography Open. 4. 100096. 2023. DOI: 10.1016/j.jcoa.2023.100096; Microchemical Journal. 215. 114331. 2025. DOI: 10.1016/j.microc.2025.114331]. Метод хемилюминесценции, несмотря на его достоинства, такие как высокая чувствительность, относительно недорогая стоимость оборудования, остается неоправданно недооцененным инструментом. Будущее хемилюминесценции, несомненно, связано с разработкой более совершенных и адаптированных к конкретным задачам систем. Исследования в области нанотехнологий и микрофлюидики открывают новые горизонты для миниатюризации и автоматизации хемилюминесцентных анализов, что позволит интегрировать их в портативные устройства и системы мониторинга. На кинетику хемилюминесцентных реакций и интенсивность аналитического сигнала существенное влияние оказывает матрица образца, которая в случае пищевых продуктов характеризуется сложным и многокомпонентным составом. Это обстоятельство существенно осложняет прямое определение аналитов. В связи с этим для повышения селективности, а также снижения пределов обнаружения представляется целесообразным использование дополнительных процедур разделения и концентрирования. Для хемилюминесцентного определения ксенобиотиков в продуктах питания в настоящее время распространение получили методы с применением твердофазной экстракции [Journal of Food Composition and Analysis. 147. 108069. 2025. DOI: 10.1016/j.jfca.2025.108069; New Journal of Chemistry. 42. 10751-10760. 2018 DOI: 10.1039/C8NJ01670D]. В то же время использование наиболее простого метода разделения и концентрирования – жидкостной микроэкстракции – ограничено, поскольку органические экстракты, как правило, несовместимы с хемилюминесцентным детектированием вследствие тушения аналитического сигнала молекулами растворителя. В результате после стадии микроэкстракции необходимы дополнительные операции – испарение органического растворителя и повторное растворение аналитов в водной фазе [Talanta. 179. 246-270. 2018. DOI: 10.1016/j.talanta.2017.11.007]. Эти этапы повышают трудоемкость и продолжительность анализа, а также сужают выбор экстрагента, ограничивая их круг летучими соединениями.
В настоящее время эвтектические растворители находят все более широкое распространение в методах разделения и концентрирования. Эвтектические растворители представляют собой жидкости при комнатной температуре или близкой к ней, образованные взаимодействием доноров и акцепторов водородных связей [Am. Chem. Soc. 9142-9147. 2004. DOI: 10.1021/ja048266j]. Такое взаимодействие приводит к значительному снижению температуры плавления смеси по сравнению с отдельными компонентами [Chem. Soc. Rev. 7108-7146. 2012. DOI: 10.1039/c2cs35178a]. Их эффективность при выделении ксенобиотиков из пищевых продуктов уже была продемонстрирована [Talanta. 250. 123709. 2022. DOI: 10.1016/j.talanta.2022.123709; Food Chemistry. 400. 134085. 2023. DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.134085, Journal of Food Composition and Analysis. 106569. 2024. DOI: 10.1016/j.jfca.2024.106569], однако данные системы до настоящего времени не использовались для их хемилюминесцентного определения. Важным преимуществом эвтектических растворителей является возможность регулирования их свойств за счет вариации состава, что открывает перспективу создания экстракционных систем, не подавляющих люминесценцию, и позволит проводить хемилюминесцентное детектирование аналитов непосредственно в органическом экстракте без дополнительных стадий пробоподготовки. Кроме того, эвтектические растворители характеризуются повышенной вязкостью, что может замедлять протекание хемилюминесцентной реакции. Данное свойство на данный момент не нашло применения в аналитической практике, однако может быть использовано при создании портативных аналитических платформ, например бумажных чипов или вращающихся дисков, импрегнированных эвтектическим растворителем. Комбинация эвтектических растворителей и портативных аналитических платформ позволит реализовать хемилюминесцентную реакцию и последующее детектирование аналитического сигнала непосредственно на аналитической платформе с применением портативных детектирующих устройств, включая камеру смартфона [Microchemical Journal. 212. 113507. 2025. DOI: 10.1016/j.microc.2025.113507], что открывает возможность анализа во внелабораторных условиях.
Современные исследования в области аналитической химии и сенсорики активно смещаются в сторону разработки устойчивых, миниатюрных и «зеленых» аналитических платформ, отвечающих принципам зеленой химии. В этом контексте наблюдается объединение двух перспективных направлений: бумажной аналитики (paper-based analytics) и применения эвтектических растворителей. Данная комбинация позволяет создавать устройства нового поколения, сочетающие низкую стоимость, биоразлагаемость, простоту использования и высокую аналитическую эффективность, что особенно актуально для задач быстрой диагностики заболеваний, контроля качества пищевых продуктов и мониторинга окружающей среды [Sensors and Actuators B: Chemical. 361. 131748. 2022. DOI: 10.1016/j.snb.2022.131748; Microchemical Journal. 158. 105296. 2020. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105296]. В данной области важным направлением является разработка высокочувствительных сенсоров для обеспечения пищевой безопасности и медицинской диагностики. Кроме того, использование бумажных чипов может позволить проводить дополнительное разделение компонентов пробы, способствуя увеличению селективности определения аналитов [Trends in Analytical Chemistry. 124. 115802. 2020. DOI: 10.1016/j.trac.2019.115802].
Также в литературе развиваются интегрированные бумажные системы типа микрототальных электрохимических иммуноанализов (μTEI), выполненные в формате "оригами". Эти системы объединяют в одном портативном устройстве этапы экстракции с помощью ЭР (например, смеси бетаина и этиленгликоля), очистки образца (удаление белковых примесей и жиров), химической трансформации аналита (например, окисления лейкомалахитового зеленого до малахитового зеленого) и непосредственно электрохимического детектирования [Sensors and Actuators B: Chemical. 361. 131748. 2022. DOI: 10.1016/j.snb.2022.131748].
Значительное внимание уделяется созданию функциональных материалов и покрытий на основе ЭР. Одно из перспективных применений – модификация наноцеллюлозы (LCNF) и лигноцеллюлозных волокон для улучшения их диспергируемости в биополимерах, таких как полилактид (PLA), и повышения совместимости на границе раздела фаз. Полученные биоразлагаемые композитные пленки PLA/LCNF демонстрируют значительное улучшение механических свойств (увеличение прочности на разрыв на 31.6 %), термостабильности, барьерных свойств (в отношении водяного пара и кислорода) и проявляют антибактериальную активность, что открывает широкие перспективы для их использования в упаковочных материалах и бумажных чипах [Industrial Crops and Products. 223. 120151. 2025. DOI: 10.1016/j.indcrop.2024.120151]. Отдельным прорывным направлением является использование полимеризуемых эвтектических растворителей в качестве "зеленых чернил" для трафаретной печати проводящих путей непосредственно на бумажные подложки. Эта технология позволяет создавать программируемые 3D origami-схемы с контролируемым направлением ввода/вывода сигнала, что подчеркивает потенциал эвтектических растворителей в качестве экологичной альтернативы традиционным материалам для получения сенсоров [Chem. Commun. 54. 2304-2307. 2018. DOI: 10.1039/c7cc09209a].
Развитие методов пробоподготовки и сорбции с использованием бумаги, модифицированной эвтектическими растворителями, представляет собой еще одно активно развивающееся направление. Бумажные подложки, покрытые эвтектическим растворителем (например, тимол-ванилин или гидрофобные эвтектические растворители на основе дециловой кислоты и бромида тетраоктиламмония), исследуются в качестве устойчивых сорбентов для твердофазной экстракции или микроэкстракции широкого спектра загрязнителей (таких как триазиновые гербициды или синтетические красители) из водных сред и пищевых продуктов. Высокая эффективность экстракции достигается за счет разнообразия возможных взаимодействий между эвтектическим растворителем и аналитом (гидрофобные, электростатические, водородные связи). Ключевым преимуществом таких сорбционных фаз является их биоразлагаемость (комбинация бумаги и эвтектических растворителей) по сравнению с традиционными полимерными сорбентами или сорбентами на основе силикагеля [Journal of Chromatography A. 1698. 464003. 2023. DOI: 10.1016/j.chroma.2023.464003; Microchemical Journal. 209. 112625. 2025. DOI: 10.1016/j.microc.2024.112625].
Особый интерес представляют многофункциональные платформы, где покрытые эвтектическими растворителями бумажные полоски функционируют как устройства "all-in-one". Они способны выполнять визуальную детекцию, идентифицировать фальсификацию (например, несанкционированное добавление красителей в фруктовые соки или масла), эффективно удалять красители из образцов и даже обеспечивать их рециклинг. Гидрофобные эвтектические растворители гарантируют очень быструю экстракцию (в течение нескольких секунд) в широком диапазоне pH (2.5 - 11.0) и демонстрируют потенциал для многократного использования (до 5 циклов) без существенной потери эффективности [Microchemical Journal. 209. 112625. 2025. DOI: 10.1016/j.microc.2024.112625].
Совершенствование методов детектирования на бумажных платформах с использованием эвтектических растворителей также находится в фокусе исследований. В области колориметрических сенсоров эвтектические растворители (такие как холинхлорид/малоновая кислота) используются в качестве "зеленой" и нелетучей среды для проведения цветных реакций непосредственно на бумаге, формируя так называемые "умные" метки. Этот подход позволяет детектировать аналиты, например, малоновый диальдегид – ключевой маркер окисления липидов в пищевых продуктах, минуя стадию экстракции пробы. Количественная оценка легко осуществляется с помощью простых смартфон-камер путем измерения отражательной способности [Sensors and Actuators B: Chemical. 329. 129174. 2021 DOI: 10.1016/j.snb.2020.129174]. Эвтектические растворители также успешно применяются для иммобилизации индикаторов (например, для определения pH) на бумаге, создавая многоразовые колориметрические сенсорные массивы. Такие сенсоры отличаются высокой устойчивостью к вымыванию индикатора и позволяют проводить как полуколичественный визуальный анализ, так и точное количественное определение в широком диапазоне pH (2.0 - 12.0) с использованием мультивариативных методов обработки изображений [Sensors and Actuators B: Chemical. 356. 131379. 2022. DOI: 10.1016/j.snb.2022.131379]. Важным достижением является демонстрация того, что бумага, смоченная эвтектическим растворителем, обладает значительно более высокой прозрачностью (поглощение снижается примерно на 25 %) по сравнению с бумагой, смоченной водой. В сочетании с крайне низкой летучестью эвтектических растворителей это свойство открывает новые перспективы для проведения точных и долговременных спектрофотометрических измерений в режиме пропускания света непосредственно на бумажных микрофлюидных устройствах, эффективно минимизируя проблемы, связанные с испарением растворителя и рассеянием света [Microchemical Journal. 170. 106690. 2021. DOI: 10.1016/j.microc.2021.106690].
Также, формируется новое направление, связанное с биомиметическими подходами и развитием принципиально "зеленого" анализа. Природные эвтектические растворители, рассматриваемые как естественная среда для многих биомолекул в клетках, используются в качестве экстрагентов и реакционных сред на бумажных микрофлюидных платформах для определения общего содержания фенольных соединений («фенольный индекс») и антиоксидантной способности (AOC) в растительных экстрактах. Проведение анализа в среде, имитирующей природную, с использованием минимальных объемов реагентов и простого детектирования с помощью камеры смартфона делает метод чрезвычайно доступным для полевых условий, школьных лабораторий или точек контроля в пищевой цепи. Этот подход характеризуется высокими показателями экологичности и значительно меньшим экологическим следом по сравнению с традиционными методиками [Microchemical Journal. 158. 105296. 2020. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105296].
Таким образом, современные исследования убедительно демонстрируют, что синергия бумажных платформ и эвтектических растворителей формирует новый мощный фундамент для создания следующего поколения аналитических устройств. Основные научные усилия концентрируются на повышении чувствительности и селективности, обеспечении многофункциональности, достижении устойчивости (через биоразлагаемость и низкую токсичность компонентов) и максимальном упрощении процедуры анализа для конечного пользователя. Эвтектические растворители выступают в этих системах не просто как экологичная замена традиционным растворителям, а как ключевые функциональные компоненты, обеспечивающие экстракцию, иммобилизацию реагентов, проведение химических реакций и формирование проводящих или барьерных слоев. В литературе встречается термин «дизайнерские» растворители [Microchemical Journal. 158. 105274. 2020. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105274], который определяет возможность создания функционального растворителя под каждую конкретную задачу. Перспективы дальнейших исследований лежат в области повышения стабильности и воспроизводимости покрытий на основе эвтектических растворителей, дизайна новых эвтектических растворителей с заданными свойствами, углубленной миниатюризации и интеграции устройств, а также расширения круга детектируемых аналитов в самых сложных матрицах.
Для внелабораторного химического анализа перспективным направлением является использование колориметрических тест-систем с визуальным детектированием или регистрацией сигнала с помощью портативных устройств. Такие системы отличаются низкой стоимостью, простотой использования и оперативностью получения информации. Дополнительным преимуществом является возможность проведения анализа неспециалистами во внелабораторных условиях, что существенно расширяет сферу практического применения подобных систем. Также стоит отметить, что современные исследования демонстрируют возможность использования смартфонов не только при колориметрическом анализе, но и при флуоресцентном определении аналитов [Food Chemistry. 482. 143904. 2025. DOI: 10.1016/j.foodchem.2025.143904; Talanta. 281. 126856. 2025. DOI: 10.1016/j.talanta.2024.126856]. Основным недостатком колориметрических тест-систем для химического анализа продуктов питания является их низкая селективность и высокие пределы обнаружения. В связи с этим необходимо комбинировать подобные системы с методами разделения и концентрирования, например жидкостной микроэкстракцией. Ключевое значение при этом приобретает подбор экстрагентов, обеспечивающих селективное выделение аналитов из сложных матриц пищевых продуктов. Поскольку большинство ксенобиотиков являются неокрашенными соединениями, для их колориметрического определения необходимо проводить дериватизацию. Для обеспечения удобства и портативности анализа, а также исключения необходимости использования растворов реагентов и экстрагентов, а также их дозирования в полевых условиях, целесообразно их размещение на различных тест-средствах (бумажных микрофлюидных чипах, индикаторных тест-трубках, вращающихся дисках, импрегнированных экстрагентом, тест-полосках) [Food Chemistry. 390. 133173. 2022. DOI: 10.1016/j.foodchem.2022.133173]. Такой подход дополнительно способствует повышению безопасности работы исполнителей. Одноразовое применение дешевых портативных тест-средств может способствовать повышению селективности определения аналитов и предотвращать «перекрестное загрязнение» проб. Вращающиеся диски на основе полимерных мембран, импрегнированных экстрагентом, обеспечивают избирательный перенос аналитов в экстрагент при одновременном исключении макромолекул. Дополнительным преимуществом является то, что вращение устройства способствует диспергированию экстрагента и увеличению площади межфазного контакта, что ускоряет массоперенос и повышает эффективность извлечения аналитов [Microchemical Journal. 163. 105913. 2021. DOI: 10.1016/j.microc.2020.105913]. Однако, на данный момент имеются единичные работы [Microchemical Journal. 209. 112625. 2025 DOI: 10.1016/j.microc.2024.112625], в которых сочетаются метод жидкостной микроэкстракции и портативные аналитические платформы для колориметрического определения ксенобиотиков в продуктах питания. Для упрощения схемы анализа и снижения расхода реагентов перспективным является использование дизайнерских экстрагентов, в которых один из компонентов выполняет функцию реагента для дериватизации аналита, обеспечивая образование окрашенных продуктов реакции. В частности, эвтектический растворитель на основе тимола и 4-(диметиламино)бензальдегида ранее был применен для спектрофотометрического определения мочевины в сухом молоке [Journal of Molecular Liquids. 353. 118820. 2022. DOI: 10.1016/j.molliq.2022.118820]. В данном случае 4-(диметиламино)бензальдегид может вступать в реакцию с соединениями, содержащими аминогруппу, с образованием гидрофобных окрашенных оснований Шиффа. Подобные системы до настоящего времени не нашли применения в тест-системах для внелабораторного анализа продуктов питания.
В последние годы эвтектические растворители получили широкое распространение в аналитической химии для экстракции как полярных, так и неполярных веществ, включая полициклические ароматические углеводороды [Microchem. J. 114848. 2025. DOI: 10.1016/j.microc.2025.114848], пестициды [J. Food Comp. Analys. 108039. 2025. DOI: 10.1016/j.jfca.2025.108039], антибактериальные вещества [TrAC. 117831. 2024. DOI: 10.1016/j.trac.2024.117831] и витамины [J. Food Comp. Analys. 107910. 2025. DOI: 10.1016/j.jfca.2025.107910]. Традиционно в эвтектических растворителях в качестве акцепторов водородных связей используют четвертичные аммониевые соли, карбоновые кислоты или их производные, а в качестве доноров – карбоновые кислоты, спирты, в том числе фенолы, а также сахара или амиды [Talanta. 277. 126418. 2024. DOI: 10.1016/j.talanta.2024.126418]. Такие системы обладают высокой растворяющей способностью и регулируемыми физико-химическими свойствами, однако их экологическая безопасность и биосовместимость остаются ограниченными. В последние годы на смену этим компонентам приходят натуральные терпеноиды, такие как тимол, ментол и камфора, что позволяет значительно сократить воздействие на окружающую среду и повысить биосовместимость. В предлагаемом проекте планируется внедрить новые компоненты: природные терпены и терпеноиды, в том числе малоизученные, такие как гераниол, сквалан, фелландрен, как один из компонентов смеси. Природные терпены и терпеноиды в составе дизайнерского растворителя могут позволить увеличить эффективность экстракции за счет π-π взаимодействий и образования водородных связей с аналитами. Создание новых эвтектических растворителей на основе натуральных терпенов и терпеноидов существенно расширит перспективы применения эвтектических растворителей для экстракции различных классов органических соединений из пищевых продуктов, обеспечивая высокую селективность и минимальное использование токсичных органических растворителей [J. Anal. Test. 2025. DOI: 10.1007/s41664-025-00383-w].
Кроме того, в качестве доноров водородной связи в эвтектическом растворителе на основе терпенов и терпеноидов планируется применить первичные амины. Такие системы ранее применялись только для поглощения углекислого газа и были применены для определения катионного полиэлектролита в природной воде [Analytica Chimica Acta. 1374. 344523. 2025. DOI: 10.1016/j.aca.2025.344523], но не использовались для аналитических задач в области пищевой химии, таких как экстракция пестицидов и антибактериальных веществ. Их разработка открывает новые возможности для повышения эффективности и селективности методов извлечения органических соединений из пищевых продуктов. Известно, что тетрациклины могут образовать комплексы с ионами кальция, магния, меди, железа в щелочной среде [Environmental Pollution. 221. 1-14. 2017. DOI: 10.1016/j.envpol.2016.12.017; Separation and Purification Technology. 316. 123804. 2023. DOI: 10.1016/j.seppur.2023.123804]. В данном проекте компонент квазигидрофобного эвтектического растворителя (первичный амин) может служить в том числе и средой для протекания реакции комплексообразования. Перевод тетрациклинов в комплекс с ионами металлов может позволить повысить эффективность его извлечения из матриц пищевых продуктов и снизить пределы обнаружения.
Фторхинолоны способны к ионизации, но как правило их извлекают в нейтральной форме в неполярные растворители [Analytica Chimica Acta. 976. 35-44. 2017. DOI: 10.1016/j.aca.2017.04.054]. Однако, для увеличения эффективности экстракции фторхинолонов может быть рассмотрено их извлечение в виде отрицательно заряженного иона в щелочной среде в эвтектический растворитель на основе терпена и первичного амина. В таком случае амин в составе эвтектического растворителя будет служить средой для ионизации аналита. Кроме того, известно, что фторхинолоны в щелочной среде способны образовывать комплексы с ионами лантаноидов (лантана, европия, лютеция) [Molecules 25. 1347. 2020. DOI:10.3390/molecules25061347], и ионами переходных металлов, например ионами цинка [Inorganic Chemistry Communications. 180. 115087. 2025. DOI: 10.1016/j.inoche.2025.115087], которые способны проявлять иные флуоресцентные свойства, чем исходные соединения. Использование реакции фторхинолонов с образованием комплексов с ионами металлов может позволить снизить пределы обнаружения способа и стать основой для разработки колориметрических и флуоресцентных тест-систем для скрининг-анализа.

Среди основных мировых конкурентов можно выделить следующих:
1. Школа академика Ю.А. Золотова (МГУ, кафедра аналитической химии), в которой активно развивает методы разделения и концентрирования под руководством профессоров Апяри В.В., Дмитриенко С.Г. [Gorbunova M., Apyari V., Dmitrienko S., Zolotov Y. Trends in Analytical Chemistry. 2020 V. 130. 115974. DOI: 10.1016/j.trac.2020.115974].
2. Группа профессора A.P Abbott, University of Leicester, который ввел термин «deep eutectic solvent» и является автором первых публикаций по данной тематике [Abbott A.P., Boothby, D., Capper G., Davies D. L., Rasheed R. K. Journal of the American Chemical Society. 2004. V. 126. P. 9142–9147. DOI: 10.1021/ja048266j]. Его группа традиционно занимается изучением физико-химических свойств ЭР.
3. Группа профессора K.H. Row, Inha University, которая активно использует ЭР для анализа природных и биологических объектов [Tang B., Zhang H., Row K. H.. Journal of Separation Science. 2015. V. 38. P. 1053–1064. DOI: 10.1002/jssc.201401347].
4. Группа профессора С.Ю. Доронина (Саратовский государственный университет), в которой активно развивают методы разделения и концентрирования, в том числе с применением супрамолекулярных систем [Doronin S.Yu., Zhestovskaya E.S., Tsyguleva E.I. Journal of Analytical Chemistry. 2020. V. 75. P. 726–732 DOI: 10.1134/S1061934820060076].
5. Группа профессора S. Rubio (Университет Кордовы, Испания), в которой активно развивают методы разделения и концентрирования, в том числе с применением супрамолекулярных систем [Rubio S., Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2020. V. 412. P. 6037–6058. DOI: 10.1007/s00216-020-02559-y].
6. Изучению эвтектических растворителей уделяют большое внимание в Институте общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (группа проф. Вошкина А.А.) [И. В. Зиновьева, А. Я. Федоров, Н. А. Милевский, Ю. А. Заходяева, А. А. Вошкин. Глубокий эвтектический растворитель на основе хлорида холина и сульфосалициловой кислоты: свойства и применение. Теоретические основы химической технологии 55 № 3 (2021) 299-308].

Предлагаемые методы и подходы, общий план работы на весь срок выполнения проекта:
В рамках проекта планируется изучить закономерности и кинетику хемилюминесцентных реакций окисления люминола в присутствии ионов металлов в качестве катализаторов с участием ксенобиотиков различных классов, способных к комплексообразованию (например, антибактериальных и других лекарственных веществ (фторхинолонов, тетрациклинов, сульфаниламидов), консервантов, пестицидов, фенолов), а также проявляющих флуоресцентные свойства (полициклических ароматических углеводородов) в среде специально синтезированных эвтектических растворителей (гидрофобных, гидрофильных и квазигидрофобных) различного состава (на основе спиртов, органических кислот, мочевины и терпеноидов и др.), не подавляющих хемилюминесценцию.
Планируется реализовать способы хемилюминесцентного определения различных ксенобиотиков в пищевых продуктах, включающие жидкостную микроэкстракцию в эвтектический растворитель. Ожидается, что использование специально синтезированного эвтектического растворителя, сочетающего его свойства и как эффективного экстрагента для выделения и концентрирования аналитов, и отсутствие ингибирующего влияния на процессы люминесценции, позволит регистрировать аналитический сигнал непосредственно в экстракте. Такой подход исключает необходимость стадий испарения органического растворителя и перевода аналитов в водную фазу, что существенно ускоряет проведение анализа и снижает его трудоемкость. Количественное определение ксенобиотиков в данном проекте будет основано на изменении интенсивности хемилюминесценции за счет их связывания (путем реакции комплексообразования) с ионами тяжелых металлов. Поскольку реакция окисления люминола катализируется ионами тяжелых металлов, для снижения пределов обнаружения будет изучено влияние природы металла на интенсивность хемилюминесценции и воспроизводимость получаемого аналитического сигнала. Полученные закономерности позволят также определять содержание ионов тяжелых металлов после их микроэктракционного выделения из проб пищевых продуктов.
Современные подходы к экспрессному контролю пищевых продуктов зачастую включают использование дорогостоящего хроматографического оборудования, которое требует трудоемкой пробоподготовки, высококвалифицированного персонала и лабораторных условий. Альтернативой может стать использование различных портативных тест-средств (микрофлюидных устройств, вращающихся дисков, индикаторных тест-трубок), которые позволят выполнять анализ во внелабораторных условиях.
В рамках проекта планируется разработать тест-систему для экспрессного скрининга ксенобиотиков, способных к комплексообразованию (например, антибактериальных и других лекарственных веществ, консервантов, пестицидов) в пищевых продуктах во внелабораторных условиях, основанную на принципах микроэкстракционного выделения аналитов в эвтектический растворитель с последующим нанесением экстракта и регистрацией интенсивности хемилюминесценции на бумажном чипе. Предполагается, что использование эвтектического растворителя за счет его высокой вязкости позволит замедлить протекание хемилюминесцентной реакции, обеспечив тем самым возможность детектирования сигнала непосредственно на бумажном чипе и с использованием портативных средств детектирования. Необходимо изучить влияние состава эвтектического растворителя на кинетику хемилюминесцентной реакции, оптимизировать условия экстракционного выделения аналитов и подобрать топологию бумажного чипа для достижения максимальной воспроизводимости и чувствительности определения.
Для сочетания пробоподготовки и детектирования аналитического сигнала на одной аналитической платформе, а также упрощения проведения анализа и разработки портативных тест-средств, предстоит изучить потенциал вращающихся дисков, изготовленных из полимерных мембранных материалов (нейлона, политетрафторэтилена, поливинилиденфторида и их сополимеров), импрегнированных эвтектическим растворителем. В рамках проекта планируется также проверка возможности сочетания таких систем с хемилюминесцентным и колориметрическим анализом. Использование специально подобранных эвтектических растворителей в качестве экстрагентов позволит избирательно выделять аналиты непосредственно на диске. Вращающиеся диски позволят объединить функции перемешивающего устройства и носителя фазы экстрагента, обеспечивая эффективный массоперенос и эффективность извлечения аналитов.
Также будет показана эффективность сочетания экстракционных дисков, импрегнированных эвтектическим растворителем, с колориметрическими тест-системами на примере определения ксенобиотиков, способных вступать в реакции конденсации с образованием окрашенных оснований Шиффа (например, лекарственных веществ, содержащих карбонильные или аминогруппы) в продуктах питания. В работе планируется реализовать возможность проведения дериватизации аналитов с образованием окрашенных соединений непосредственно на диске. Ожидается, что тест-система позволит увеличить селективность выделения и концентрирования аналитов за счет их избирательного переноса в экстрагент на диске при одновременном исключении макромолекул, например белков, находящихся в пробе. Будут исследованы состав эвтектического растворителя, условия проведения экстракции и дериватизации на диске для увеличения чувствительности и снижения пределов обнаружения аналитов.
На следующем этапе проекта предполагается исследовать возможность интеграции процессов микроэкстракционного выделения и концентрирования аналитов в эвтектические растворители с использованием индикаторных тест-трубок. Планируется разработать колориметрическую тест-систему для определения ксенобиотиков, содержащих карбонильные или аминогруппы и способные образовывать основания Шиффа (например, лекарственных веществ) в пищевых продуктах, основанную на использовании индикаторных тест-трубок, заполненных гидрофобным эвтектическим растворителем, иммобилизованным на инертном носителе. Будет осуществлен выбор эвтектического растворителя, способного выполнять двойную функцию: извлекать и концентрировать аналит, а также служить реагентом для его дериватизации с образованием окрашенного соединения. Такой подход позволит проводить определение аналита как визуально (по изменению цвета и длине окрашенной зоны), так и с использованием портативных устройств, например, камеры смартфона, без добавления дополнительных реагентов. Использование индикаторных тест-трубок обеспечит дополнительное увеличение селективности путем удаления мешающих компонентов за счет хроматографического разделения. Кроме того, инертный носитель в индикаторных тест-трубках будет служить барьером, предотвращающим попадание макрокомпонентов суспендированной пробы в зону проведения экстракции и дериватизации, тем самым повышая воспроизводимость результатов анализа. Для достижения максимальной чувствительности будут оптимизированы состав и количество эвтектического растворителя в системе, условия проведения аналитической реакции. Ожидается, что подход объединит стадии выделения, концентрирования и дериватизации в одном устройстве. Это позволит сократить количество используемых реагентов, упростить схему анализа и повысить полноту извлечения ксенобиотиков за счет их химического связывания.
Для снижения пределов обнаружения и повышения селективности будет разработана колориметрическая тест-система, основанная на сочетании микроэкстракционного выделения и концентрирования полярных аналитов в эвтектические растворители с последующим проведением колориметрической реакции на бумажном чипе и регистрацией изменения окраски с помощью портативного оборудования. Способ будет применен для внелабораторного определения полярных ксенобиотиков, например консервантов, в продуктах питания. При проведении анализа во внелабораторных условиях ограничением является использование растворов реагентов и необходимость их дозирования. Ожидается, что использование бумажного устройства с заранее иммобилизированными на нем реагентами позволит исключить необходимость использования жидких реактивов, упрощая проведение анализа и увеличивая портативность таких тест-систем. Предлагаемый подход позволит устранить матричные эффекты за счет стадии жидкостной микроэкстракции, повысить селективность анализа за счет хроматографического разделения компонентов на бумажном чипе, а также использовать реагенты для дериватизации, химически несовместимые с исходной матрицей пробы. Предполагается разработать топологию чипа, обеспечивающего возможность реализации одновременного определения нескольких аналитов в пространственно разделенных зонах детектирования устройства.
Одним из ограничений тест-систем является их относительно низкая селективность. Для целей контроля качества и безопасности пищевых продуктов зачастую достаточно определения суммарного уровня загрязнения, без необходимости количественной оценки отдельных компонентов. Однако в ряде случаев критически важно идентифицировать и количественно определить конкретные опасные вещества в пробе. С этой целью будет предложен комбинированный подход, обеспечивающий как возможность экспрессного внелабораторного контроля, так и проведение более точного и селективного количественного анализа инструментальными методами в лабораторных условиях. Будет разработан способ определения полициклических ароматических углеводородов в пищевых продуктах, включающий два последовательных этапа. Первый этап: экспресс-скрининг путем выделения и концентрирования аналитов в гидрофобный эвтектический растворитель, с последующей оценкой их содержания по интенсивности люминесценции. Будет изучен и выбран оптимальный состав эвтектического растворителя, который обеспечит эффективное извлечение и скрининг-определение аналитов в экстрактах. Также будут подобраны условия микроэкстракционного выделения (температура и время, количества экстрагента и пробы), позволяющие достигать максимальной степени извлечения аналитов и наибольших коэффициентов концентрирования при минимальных временных и энергетических затратах. Второй этап (при превышении установленного порогового значения интенсивности люминесценции полициклических ароматических углеводородов) предусматривает анализ экстракта с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием. Предлагаемый двухстадийный подход позволит обеспечить как оперативность первичного контроля полициклических ароматических углеводородов в продуктах питания, так и высокую точность окончательной идентификации соединений и определения их концентрации в лабораторных условиях.
На следующем этапе проекта планируется разработать высокочувствительные способы для определения антибактериальных веществ в продуктах питания. Особенностью большинства лекарственных веществ является их высокая полярность, слабо выраженные хромофорные, электрофорные и флуорофорные свойства, что накладывает ограничения на возможность избирательного определения лекарственных веществ. В данном проекте для достижения высокой чувствительности колориметрического и флуоресцентного определения антибактериальных веществ (фторхинолонов, тетрациклинов), способных к комплексообразованию, предусмотрена стадия микроэкстракционного извлечения, при этом особое значение имеет выбор экстрагентов, способных обеспечить селективное выделение и концентрирование аналитов из сложных матриц пищевых продуктов. Планируется синтезировать новые эвтектические растворители на основе природных терпенов, терпеноидов и аминов для последующего их применения для эффективного выделения антибактериальных веществ из жидких и твердых проб пищевых продуктов. Будут установлены основные закономерности влияния состава таких растворителей на эффективность микроэкстракционного извлечения, включая влияние природы терпенов и терпеноидов, аминов и их соотношения на процесс массопереноса и селективность выделения. Планируется изучить возможность извлечения фторхинолонов и тетрациклинов в виде их комплексных соединения с ионами металлов. Предлагаемый подход позволит увеличить степень извлечения аналитов. Кроме того, за счет флуоресцентных свойств получаемых комплексов могут быть снижены пределы обнаружения. Также за счет флуоресцентных свойств комплексов и наличия у них окраски, будет изучена возможность реализации экспресс-скрининга антибактериальных веществ колориметрическим или флуоресцентным методом. В работе планируется изучить влияние температурного режима на скорость массопереноса аналитов, поскольку эвтектические растворители на основе терпеноидов, терпенов и аминов являются термостабильными. Эвтектические растворители будут изучены с помощью методов инфракрасной спектроскопии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса и дифференциально сканирующей калориметрии для установления механизма экстракции, а также будет оценена устойчивость экстрагентов при контакте с водной фазой с целью выбора наиболее стабильных систем для микроэкстракции.
Также планируется реализовать способ выделения и концентрирования неполярных ксенобиотиков, например пестицидов и эфиров фталевой кислоты (фталатных пластификаторов) из пищевых продуктов и напитков в наиболее эффективный эвтектический растворитель на основе терпенов и терпеноидов. Планируется изучить возможность применения выбранных экстракционных систем для реализации колориметрического экспресс-скрининга аналитов во внелабораторных условиях, подобрать реагенты для дериватизации аналитов и условия проведения колориметрических реакций.

Общий план работы на весь срок выполнения проекта:
2026 год:
1. Изучение и обоснование возможности использования эвтектических растворителей на основе спиртов, органических кислот, аминов, мочевины, аминокислот, сахаров и природных терпеноидов в качестве среды для проведения хемилюминесцентных реакций окисления люминола в присутствии ионов металлов для количественного определения ксенобиотиков, способных к комплексообразованию (фторхинолонов, тетрациклинов, сульфаниламидов, фунгицидов, фенолов) и проявляющих флуоресцентные свойства (полициклических ароматических углеводородов). Исследование закономерностей и кинетики протекающих реакций.
2. Изучение влияния природы компонентов эвтектических растворителей на массоперенос ксенобиотиков (фторхинолонов, сульфаниламидов, тетрациклинов, фунгицидов, фенолов, полициклических ароматических углеводородов) и формирование аналитического сигнала при протекании хемилюминесцентных реакций в экстрактах. Оптимизация параметров микроэкстракции и детектирования: температуры и времени проведения микроэкстракционного выделения, соотношения количеств пробы и экстрагента, концентрации реагентов.
3. Разработка способов выделения ксенобиотиков (например, фторхинолонов, тетрациклинов, сульфаниламидов, фунгицидов, фенолов, полициклических ароматических углеводородов), способных к комплексообразованию или проявляющих флуоресцентные свойства, в эвтектические растворители из проб пищевых продуктов. Разработка и валидация способов хемилюминесцентного определения указанных ксенобиотиков в пищевых продуктах.
4. Изучение и обоснование возможности применения эвтектических растворителей на основе терпеноидов и первичных аминов для реакционной микроэкстракции широко применяемых в ветеринарии классов антибактериальных веществ (фторхинолонов, тетрациклинов), проявляющих себя в качестве лигандов в реакциях комплексообразования с ионами металлов, из пищевых продуктов.
5. Разработка и валидация способов определения антибактериальных веществ (фторхинолонов, тетрациклинов) в пищевых продуктах с применением эвтектических растворителей на основе терпенов, терпеноидов и первичных аминов. Изучение условий образования аналитических форм антибактериальных веществ в среде эвтектического растворителя с целью достижения эффективного извлечения и селективного детектирования. Изучение возможности применения выбранных экстракционных систем для реализации экспресс-скрининга аналитов во внелабораторных условиях.

2027 год:
1. Разработка тест-систем для определения ксенобиотиков, способных к комплексообразованию (пестицидов, консервантов, лекарственных веществ), основанных на сочетании микроэкстракции в эвтектические растворители и хемилюминесценции, реализуемой на бумажных чипах. Разработка топологии бумажных чипов, импрегнированных реагентами для хемилюминесцентного определения ксенобиотиков на основе реакции окисления люминола. Выбор эвтектических растворителей, не подавляющих хемилюминесценцию, совместимых с бумажными чипами.
2. Разработка комбинированного способа определения полициклических ароматических углеводородов в пищевых продуктах, включающего два последовательных этапа. Первый этап: проведение экспресс-скрининга путем извлечения аналитов в гидрофобный эвтектический растворитель, с последующей оценкой их содержания по интенсивности флуоресценции. При превышении установленного порогового значения интенсивности флуоресценции способ предусматривает второй этап – применение хроматографического метода для количественного определения отдельных полициклических ароматических углеводородов. Этап включает выбор состава растворителя, обеспечивающего эффективное извлечение полициклических ароматических углеводородов из проб пищевых продуктов, а также не подавляющего их флуоресценцию.
3. Разработка колориметрических тест-систем для определения ксенобиотиков (лекарственных веществ), способных вступать в реакции конденсации с образованием окрашенных оснований Шиффа в продуктах питания с применением индикаторных тест-трубок, заполненных гидрофобным эвтектическим растворителем, иммобилизованным на инертном носителе. Изучение и выбор состава эвтектического растворителя, который способен выполнять одновременно функции экстрагента и реагента для дериватизации целевых аналитов. Оптимизация условий регистрации аналитического сигнала (изменения окраски индикаторной тест-трубки).
4. Разработка колориметрических тест-систем, основанных на сочетании микроэкстракционного концентрирования полярных аналитов (синтетических красителей, консервантов) в эвтектические растворители и колориметрического детектирования на бумажных чипах. Изучение и выбор состава растворителя для селективного выделения аналитов из проб пищевых продуктов. Оптимизация условий микроэкстракционного выделения. Разработка топологии бумажных устройств. Выбор условий регистрации аналитического сигнала.
5. Изучение и обоснование возможности применения эвтектических растворителей на основе терпенов и терпеноидов (нерола, борнеола, гераниола) для выделения неполярных ксенобиотиков (пестицидов, эфиров фталевой кислоты) из проб пищевых продуктов.

2028 год:
1. Изучение возможности использования вращающихся дисков на основе гидрофобных мембранных материалов (нейлона, политетрафторэтилена, поливинилиденфторида и их сополимеров), импрегнированных гидрофобными эвтектическими растворителями, для микроэкстракционного выделения и концентрирования различных классов ксенобиотиков (лекарственных веществ, пестицидов) для их последующего хемилюминесцентного и колориметрического определения.
2. Разработка и валидация тест-способов хемилюминесцентного определения ксенобиотиков, способных к комплексообразованию (лекарственных веществ, фенолов и их производных) в пищевых продуктах, основанных на микроэкстракционном выделении и концентрировании аналитов в эвтектический растворитель, нанесенный на вращающийся диск, с последующим проведением хемилюминесцентной реакции и регистрацией ее интенсивности непосредственно на диске. Оптимизация условий микроэкстракционного выделения аналитов в эвтектический растворитель, нанесенный на вращающийся диск. Выбор условий хемилюминесцентного детектирования аналитов.
3. Разработка и валидация тест-систем для колориметрического определения лекарственных веществ, способных вступать в реакции конденсации с образованием окрашенных оснований Шиффа в продуктах питания на основе вращающихся дисков, импрегнированных гидрофобным эвтектическим растворителем, обеспечивающих выделение и концентрирование аналитов с их последующей дериватизацией с образованием окрашенных соединений непосредственно на диске. Выбор состава эвтектического растворителя, обеспечивающего эффективное выделение аналитов и способного быть реагентом и средой для проведения дериватизации аналитов. Выбор подходящего гидрофобного мембранного материала и изготовление вращающихся дисков, импрегнированных эвтектическим растворителем, на его основе. Оптимизация условий микроэкстракционного выделения аналитов в эвтектический растворитель, нанесенный на вращающийся диск (выбор количества эвтектического растворителя, размера диска, времени и температуры экстракции). Выбор условий дериватизации аналитов (время, температура, концентрации реагентов) и условий детектирования с помощью камеры смартфона.
4. Разработка способов выделения ксенобиотиков (пестицидов), способных вступать в реакции комплексообразования, из пищевых продуктов в эвтектический растворитель на основе терпенов и терпеноидов. Изучение возможности применения выбранных экстракционных систем для реализации способов определения аналитов, включающих колориметрический экспресс-скрининг во внелабораторных условиях, подбор реагентов для дериватизации аналитов и условий проведения аналитических реакций.