Новости

Jul 19, 2023

Электрохимическое определение L

Scientific Reports, том 12, номер статьи: 5469 (2022) Цитировать эту статью 2854 Доступов 14 Цитирований 3 Подробности об альтметрических метриках Одной из целей этого исследования была разработка электрохимического

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 5469 (2022) Цитировать эту статью

2854 Доступа

14 цитат

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Одной из целей этого исследования была разработка электрохимического сенсора, который мог бы определять целевой аналит, был бы дешевым и нетоксичным. Другая цель заключалась в том, чтобы повлиять на сокращение электронных отходов. В соответствии с ними из графитового стержня от угольно-цинковых батарей был изготовлен электрохимический сенсор для определения L-триптофана в буферном растворе Бриттона-Робинсона. В экспериментальных исследованиях использовались два электрохимических метода: дифференциальная импульсная вольтамперометрия и циклическая вольтамперометрия. Изучено влияние различных параметров, в том числе значения pH поддерживающего раствора, скорости сканирования, а также концентрации L-триптофана, на токовую реакцию. Значение pH буфера Бриттона-Робинсона влияло на интенсивность пика окисления L-триптофана, а также на потенциал пика. Интенсивность токового отклика была максимальной при pH 4,0, тогда как пиковое значение потенциала становилось ниже по мере увеличения pH, что указывает на участие в окислительно-восстановительной реакции и протонов. Судя по полученным данным, электрохимическое окисление L-триптофана на графитовом электроде протекало необратимо, двухэлектронная/двухпротонная реакция. Кроме того, было замечено, что пик окисления увеличивается с увеличением скорости сканирования. На основании полученных электрохимических данных было высказано предположение, что окисление L-триптофана носит смешанный характер, контролируемый адсорбцией и диффузией. Линейную корреляцию между пиком окисления и концентрацией L-триптофана исследовали в диапазоне 5,0–150,0 мкМ, и полученные значения предела обнаружения и предела количественного определения составили 1,73 мкМ и 5,78 мкМ соответственно. Кроме того, приготовленный электрохимический сенсор успешно определил целевое аналит в образцах молока и яблочного сока.

L-триптофан (TRP) относится к незаменимым аминокислотам, поскольку организм человека не способен его синтезировать1. L-триптофан имеет множественное значение для человека. Он является важным ингредиентом рациона и в основном содержится в продуктах, богатых белками, таких как молочные продукты, мясо, морепродукты, соя или орехи2. Помимо того, что L-триптофан является важным компонентом белка, он также участвует в синтезе ниацина, который является предшественником важных биомолекул в организме, таких как мелатонин и серотонин3. Знать уровень L-триптофана очень важно, поскольку его дефицит может привести к метаболическим и неврологическим расстройствам4. Имея это в виду, можно понять важность определения этой аминокислоты в биологических образцах, а также в образцах пищевых продуктов. Хотя для количественного определения этого целевого аналита доступен ряд классических методов5,6,7, электрохимические методы стали важными в этой области исследований. Вольтамперометрия — это электрохимический и электроаналитический метод, основанный на измерении тока в зависимости от приложенного потенциала. Существуют различные типы вольтамперометрических методов, включая полярографию, циклическую вольтамперометрию и импульсную вольтамперометрию (нормальный импульс, дифференциальный импульс и прямоугольную вольтамперометрию)8. Достоинствами вольтамперометрических методов являются хорошая чувствительность и широкий линейный диапазон концентраций как органических, так и неорганических аналитов, малое время анализа, широкий выбор растворителей и электролитов, которые можно использовать при измерениях, а также возможность одновременного определения нескольких различные аналиты без необходимости их предварительного разделения9. Циклические вольтамперометрические измерения (ЦВА) обычно являются первым шагом во время электрохимических исследований соединения, биологического материала или поверхности электрода. Эффективность CV отражается в возможности быстрого получения информации об окислительно-восстановительном поведении целевых аналитов в широком диапазоне потенциалов, термодинамике окислительно-восстановительных процессов, кинетике гетерогенных реакций, связанных химических реакций или процессов адсорбции10. В основе CV лежит линейное изменение потенциала рабочего электрода от начального значения потенциала до заданного значения, а затем изменение потенциала с той же скоростью сканирования в направлении, противоположном начальному или некоторому другому заданному значению11. Дифференциальная импульсная вольтамперометрия (ДПВ) оказалась очень полезным методом определения следов как органических, так и неорганических соединений. Подача потенциального импульса на электроды в большинстве экспериментов приводит к значительному улучшению соотношения фарадеевских и нефарадеевских токов, поскольку ток Фарадея обычно уменьшается со временем медленнее по сравнению с нефарадеевским током (зарядный ток двойного электрического слоя). ), что позволяет достичь более низких пределов обнаружения12. Разница между значениями этих токов регистрируется как функция приложенного потенциала, в результате чего на вольтамперограмме появляется соответствующий пик, высота которого прямо пропорциональна концентрации измеряемого аналита13. Более того, тенденция увеличения количества опубликованных обзорных и исследовательских работ по теме электрохимических сенсоров указывает на важность этой области среди исследователей14,15,16,17. Чжао и др.18 использовали алмазный электрод, легированный бором, в качестве электрохимического сенсора для обнаружения TRP в буферном растворе Na2PO4/NaOH. Лю и др.19 использовали стеклоуглеродный электрод, легированный серебром, модифицированный наночастицами TiO2, для определения TRP в 0,1 М КОН и 0,1 М фосфатных буферных растворах. Для одновременного определения дофамина, мочевой кислоты, L-триптофана и теофиллина использовали стеклоуглеродный электрод, модифицированный углеродными точками (CD/GCE)20. Углеродные электроды широко используются в качестве датчиков благодаря своим хорошим электрохимическим свойствам, таким как низкий фоновый ток и хорошая электропроводность. Кроме того, они относительно дешевы, просты в приготовлении и в основном нетоксичны. Однако некоторые исследователи4,21,22 предлагают использовать графитовый стержень от аккумуляторов вместо коммерческих электродов, поскольку развитие технологий также способствует образованию большого количества отходов. Среди таких отходов можно найти угольно-цинковые батареи. Неправильная утилизация отработанных батарей приводит к выбросу тяжелых металлов в окружающую среду, что может привести к многочисленным неблагоприятным воздействиям на живые организмы23,24. Переработка аккумуляторов защитит окружающую среду и позволит получить значительные экономические выгоды25. Благодаря хорошей электропроводности и большой площади поверхности графитового стержня его можно использовать в качестве потенциального электрохимического датчика4. Кроме того, графитовый стержень пригоден для модификации, что позволяет разработать датчики с лучшими характеристиками. Согласно предыдущим исследовательским работам21,22, графитовый стержень используется в качестве электрохимического сенсора для обнаружения антиоксидантов мирицетина и дубильной кислоты.