Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) is a powerful tool and an up-to-date method of analytical chemistry due to its high sensitivity and fingerprint recognition capabilities. Nowadays SERS due to its label-free detection capabilities is being actively developed in medical fields, for example in the analysis of biologically important substances in different matrixes, for potential on-site detection of toxic substances, food safety, and so on. To get the SERS signal, it is necessary the presence of plasmonic nanostructures in the SERS substrates. Electrospun nanofibers have been an attractive alternative to SERS-platforms due to the diversity of advantages, including ease of preparation, structure flexibility, and others. In this review, we summarized the methods of plasmonic nanostructures incorporating substrate based on electrospun nanofibers. Also, the analytical application of SERS-active electrospun nanofibers with embedded nanostructures focused on biologically significant molecules is observed in detail. Finally, the future outlook in the application of these substrates in bioanalysis as the most promising area in analytical chemistry is presented.

Предложен способ спектрофотометрического определения синтетических пищевых красителей Желтого «солнечнозакатного» (Е110) и Понсо 4R (Е124) в модельных смесях, с использованием хемометрических методов обработки данных (проекции на латентные структуры, (ПЛС), регрессия на главные компоненты, (РГК)). Исследованы 16 бинарных смесей красителей с различными концентрациями в диапазоне 2-20 мг/л. В качестве обучающего набора данных использовались спектры поглощения и первая производная спектров поглощения (далее производные спектров поглощения нулевого и первого порядков, 0D и 1D соответственно) для 11 смесей, а в качестве проверочных – 5 смесей. Выбрано оптимальное число главных компонент (латентных переменных) для каждого хемометрического метода и порядка производной спектров поглощения, которое составило от 2 до 6 в зависимости от типа модели. Наименьшие среднеквадратичные ошибки калибровки (RMSEC) составили: для Е110 – 0,0518 (ПЛС, 1D); для Е124 – 0,0077 (ПЛС, 0D). Наименьшие среднеквадратичные ошибки прогноза (RMSEP) составили – 0,0332 (РГК, 1D) и 0,0153 (ПЛС, 0D) для Е110 и Е124, соответственно. Установлено, что уравнения зависимостей «измерено-предсказано» имеют тангенс наклона близкий к 1 и свободный член близкий к нулю; коэффициент корреляции близок к 1; что говорит о высоком качестве моделей. Величины правильности определения Е110 и Е124 в проверочных смесях составили от 95,6 до 101,0%. Наибольшая погрешность наблюдается при определении Е110 при его концентрации 2 мг/мл. Таким образом, показано, что применение хемометрических методов обеспечивает высокую точность спектрофотометрического определения компонентов в смесях с перекрыванием полос поглощения.

The method has been proposed for the spectrophotometric determination of antibiotics of the cephalosporin (cefuroxime, ceftriaxone, cefotaxime, cefazolin) and penicillin (amoxicillin) groups using chemometric data processing (method of partial least squares, PLS). The absorption spectra of 24 binary mixtures of “cephalosporin – cephalosporin” and 16 binary mixtures of “cephalosporin – amoxicillin” with various concentrations in the range of 3–27 and 5–140 μg/ml have been recorded. The optimal number of latent variables for each chemometric method (PLS-1 and PLS-2) has been selected, which ranged from 2 to 7 depending on the type of model and the nature of the antibiotics. The smallest root mean square calibration errors (RMSEC) have been found for the ceftriaxone–cefazolin system, which have been 0.09 and 0.08 for PLS-1 and PLS-2, respectively. The smallest root mean square errors of prediction (RMSEP) for the mixture “cefuroxime – amoxicillin” have been 0.07 for both methods (PLS-1 and PLS-2). It has been established that equations of linear relationships “measured-predicted” are characterized by a regression coefficient and the square of the approximation coefficient close to 1; which indicates the high quality of the models. The relative error of determination in test mixtures has been 0.4–6.2% by the PLS-1 method for “cephalosporin – cephalosporin” mixtures, and 0.07–6.0% by the PLS-2 method. At the same time, there is no significant difference in the error in determining the components of the mixture, in contrast to the “cefuroxime – amoxicillin” system, for which the error is 0.1–1.1% for the first component and 2.6–14.7% for the second component using the PLS-1 method and 0.2–1.2% for the first component and 4.3–13.3% for the second component using the PLS-2 method. Thus, it has been shown that the use of chemometric methods ensures high accuracy of the spectrophotometric determination of the studied antibiotics with overlapping absorption bands in their mixtures.