DE102011056381A1 - Multilayer electrode for selective dopamine determination, has substrate and layer containing separated particles comprising toluene diisocyanate, and carbon nanoparticles - Google Patents
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Abstract
Description
Der Gegenstand der Erfindung ist eine mehrschichtige Elektrode, umfassend ein Elektrodensubstrat sowie Schichten, die auf dem Elektrodensubstrat abgeschiedene Partikel erster Art und Kohlenstoff-Nanopartikel CNP beinhalten. Insbesondere, ist der Gegenstand der Erfindung eine mehrschichtige Elektrode, die aus abwechselnd aufzutragenden Kohlenstoff-Nanopartikeln und Polysilikat-Submikropartikeln zusammengesetzt ist. Solche Elektrode findet Anwendung als ein Dopaminsensor in Gegenwart störender Substanzen, wie Askorbinsäure, Harnsäure, Acetaminophen, NADH, Tryptophan und Zitronensäure. Diese Anwendung ist auch der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The subject of the invention is a multilayered electrode comprising an electrode substrate as well as layers containing first type particles deposited on the electrode substrate and carbon nanoparticles CNP. In particular, the subject of the invention is a multilayered electrode composed of alternating carbon nanoparticles and polysilicate submicroparticles. Such electrode finds application as a dopamine sensor in the presence of interfering substances such as ascorbic acid, uric acid, acetaminophen, NADH, tryptophan and citric acid. This application is also the subject of the present invention.
Die Herstellung der mehrschichtigen Elektrode umfasst die Verwendung eines seit fast einem halben Jahrhundert bekannten Schicht-für-Schicht-Verfahrens, das in der Elektrochemie zur Herstellung neuer Elektrodenwerkstoffe auf glatten leitenden Oberflächen, wie Gold, Glaskohlenstoff oder ITO, verwendet wird [1]. Das Verfahren besteht darin, dass die Werkstoffe mit gegensätzlichen Ladungen abwechselnd aufgetragen werden und infolge der elektrostatischen Wechselwirkungen dauerhafte Schichten auf der Elektrodenoberfläche bilden. Der Pionier dieser Methode war her [2], der 1965 den ersten aus Kieselerdepartikeln und koloidalem Böhmit hergestellten Werkstoff zur Verwendung in der Spektrometrie vorgestellt hat. Die Methode wurde in den neunziger Jahren von Decher weiterentwickelt. Das von Decher vorgeschlagene System bestand aus einem Polykation und einem Polyanion, d. h. aus Polyelektrolytschichten mit verschiedenen Ladungen, die sukzessiv nacheinander aufgetragen wurden, bis der Werkstoff gewünschte Eigenschaften hatte [3]. Diese Methode erlaubte, sehr dünne Schichten auf der festen Oberfläche herzustellen.The fabrication of the multilayer electrode involves the use of a layer-by-layer process known for almost half a century, which is used in electrochemistry to produce new electrode materials on smooth conductive surfaces such as gold, glassy carbon, or ITO [1]. The process consists of alternately applying the materials with opposing charges and forming permanent layers on the electrode surface due to the electrostatic interactions. The pioneer of this method was [2], who in 1965 introduced the first material made of silica particles and colloidal boehmite for use in spectrometry. The method was further developed by Decher in the nineties. The system proposed by Decher consisted of a polycation and a polyanion, i. H. Polyelektrolytschichten with different charges, which were successively applied successively until the material had desired properties [3]. This method allowed to make very thin layers on the solid surface.
Im Stand der Technik wird grundsätzlich eine Vorgehensweise zum Schicht-für-Schicht-Verfahren verwendet, und zwar, dass zur Herstellung der Schichten Polyelektrolyte (anionisch oder kationisch) oder Polyelektrolyte und Nanopartikel verschiedener Werkstoffe verwendet werden. Trotz mehrjähriger Praxis, diese Werkstoffe zu verwenden, hat man erst in der letzten Zeit daran Interesse gefunden, die Schichten ausschließlich aus den Partikeln herzustellen. So wurde zum Beispiel, ohne ein Polymer zu verwenden, eine Elektrode hergestellt, die zwei Arten der gegenseitig geladenen Kohlenstoff-Partikel mit der mit Phehylsulfongruppen funktionalisierten Oberfläche (CNP) sowie der mit einer ionischen Flüssigkeit modifizierten Polysilikat-Submikropartikel, enthält [4]. Mitte 2010 wurde eine Erfindungsanmeldung veröffentlicht, umfassend eine mit dem Schicht-für-Schicht-Verfahren hergestellte Elektrode, die aus den mit einer Amingruppe modifizierten mehrwändigen Nanoröhrchen und Nanoröhrchen mit negativ geladenen Carboxylgruppen hergestellt wurde [5]. Die neue Vorgehensweise zur seit Jahren bekannten Methode hat den Weg zur Entwicklung der Werkstoffen mit noch interessanteren Eigenschaften, die einfacher in der Herstellung und billiger sind, eröffnet.In the prior art, a procedure for the layer-by-layer method is basically used, specifically that polyelectrolytes (anionic or cationic) or polyelectrolytes and nanoparticles of different materials are used to produce the layers. Despite many years of practice in using these materials, it has only recently been found interesting to produce the layers exclusively from the particles. For example, without using a polymer, an electrode was produced which contains two types of carbon nanoparticles loaded with the phenylsulfone functionalized surface (CNP) as well as polysilicate submicroparticles modified with an ionic liquid [4]. In mid-2010, an invention application was published comprising a layer-by-layer electrode prepared from the amine-group-modified multi-walled nanotubes and nanotubes with negatively charged carboxyl groups [5]. The new approach to the method that has been known for years has opened the way for the development of materials with even more interesting properties that are easier to manufacture and cheaper.
Dopamin (4-(2-aminoethyl)benzen-1,2-diol) ist ein sehr wichtiger Neurotransmitter. Ein Dopaminmangel kann zur Entstehung zahlreicher schwerwiegender Erkrankungen, wie Parkinsonsche Krankheit oder Schizophrenie, führen. Deswegen ist es wichtig, die Dopaminkonzentration in Urin- oder Blutproben schnell und einfach zu bestimmen. Dazu werden verschiedene Methoden (HPLC, MS, NMR), wie auch elektrochemische Methoden verwendet, die billig und sehr schnell sind. Um das Dopamin elektrochemisch bestimmen zu können muss ein Substrat hergestellt werden, das einerseits für die Gegenwart von Dopamin empfindlich und für die Gegenwart der mit dem Dopamin in der zu untersuchenden Probe mitvorkommenden und oft die Dopamindetektion störenden Substanzen passiv ist. Die störenden Substanzen sind vor allem Askorbinsäure (Vitamin C), Harnsäure, NADH (reduziertes Nicotinamidadenindinukleotid), Acetaminophen (Paracetamol), das gerne und überschüssig von Menschen als schmerzstillender Arzneistoff eingenommen wird. Dies sind elektrochemisch aktive Substanzen mit dem Oxidationspotential, das dem Oxidationspotential von Dopamin naheliegt, was ein riesiges Problem bei der elektrochemischen Dopaminbestimmung darstellt. Die Literatur beschreibt vor allem die Einwirkung der Askorbinsäure, deren Konzentration in der Blut bedeutend höher als die von Dopamin ist. Bei einem gesunden Menschen beträgt die Dopaminkonzentration von 0,01 μM bis 1 μM, die Konzentration der Askorbinsäure liegt dagegen im Bereich 0,1–0,6 mM [6]. Zwecks Beseitigung der störenden Substanzen werden in dem gegenwärtigen Stand der Technik Kationenaustauscher-Membranen, z. B. Nafion, verwendet, die einen Durchfluss der Askorbinsäure zum Elektrodensubstrat bei pH 7 verhindern. Die Anwendung von Nafion wurde u. a. von Tian in einer 2009 veröffentlichten Erfindungsanmeldung vorgestellt [7]. Aufgrund eines ähnlichen Schutzmechanismus können die Oberflächen mit Cyanoferrat-Ionen modifiziert werden [8]. Eine andere Vorgehensweise ist es, ein Elektrodensubstrat zu finden, das diese Reaktionen bei verschiedenen Potentialen katalysieren oder gegen diese Reaktionen gar nicht empfindlich sein wird. Dies erlaubt, den Aufbau eines Sensors zu vereinfachen, sowie seine Größe und Kosten herabzusetzen. Im gegenwärtigen Stand der Technik werden zahlreiche verschiedene Werkstoffe als Dopaminsensore verwendet. Hauptsächlich sind es mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Metall- oder Metalloxid-Nanopartikeln modifizierte Glaskohlenstoff-Elektroden (GC-Elektroden) [9]. Gleichzeitiger Nachweis von Dopamin und Acetaminophen auf einer mit mehrwändigen Nanoröhrchen modifizierten GC-Elektrode, die durch Gegenwart von NADH und Askorbinsäure nicht beeinflusst war, wurde von, z. B. Alothman [10] vorgestellt. Zum Nachweis von Dopamin und anderen Neurotransmittern in Gegenwart der Askorbinsäure kann eine mit dem mit sulfoniertem β-Cyclodextrin angereicherten Polyethylendioxothiophen modifizierte Elektrode verwendet werden, die in einer amerikanischen Patentanmeldung von Harley und Mitarbeitern vorbehalten wurde [11]. Ein anderer Elektrodenwerkstoff, bestehend aus Palladium-Nanopartikeln in Verbindung mit Kohlenstofffasern, fand Anwendung bei gleichzeitiger Bestimmung von Dopamin, Askorbinsäure und Harnsäure, und wurde in China von You patentiert [12]. In der Literatur erschienen auch die Beschreibungen der im Schicht-für-Schicht-Verfahren hergestellten dopaminempfindlichen Elektroden. Es ist z. B. eine ITO-Elektrode, die mit Schichten, bestehend aus Kohlenstoff-Nanopartikeln CNP und Polykation PDDAC beschichtet ist [13]. Überraschungsweise gibt es keine Mitteilungen zur Dopaminbestimmung auf den Schicht-für-Schicht-Elektroden, die ausschließlich mit den Nanopartikeln hergestellt sind. Inzwischen ist das Herstellungsverfahren solcher Elektroden einfacher und billiger.Dopamine (4- (2-aminoethyl) benzene-1,2-diol) is a very important neurotransmitter. Dopamine deficiency can lead to the development of numerous serious illnesses such as Parkinson's disease or schizophrenia. Therefore, it is important to quickly and easily determine the dopamine concentration in urine or blood samples. For this purpose, various methods (HPLC, MS, NMR), as well as electrochemical methods are used, which are cheap and very fast. In order to be able to determine the dopamine electrochemically, a substrate has to be prepared which on the one hand is sensitive to the presence of dopamine and is passive for the presence of substances which interfere with the dopamine in the sample to be examined and which often interfere with dopamine detection. The interfering substances are mainly ascorbic acid (vitamin C), uric acid, NADH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide), acetaminophen (acetaminophen), which is often taken by people as an analgesic drug. These are electrochemically active substances with the oxidation potential close to the oxidation potential of dopamine, which is a huge problem in electrochemical dopamine determination. The literature mainly describes the action of ascorbic acid, whose concentration in the blood is significantly higher than that of dopamine. In a healthy human, the dopamine concentration is from 0.01 μM to 1 μM, whereas the concentration of ascorbic acid is in the 0.1-0.6 mM range [6]. For the purpose of eliminating the interfering substances, cation exchange membranes, e.g. As Nafion, which prevent a flow of ascorbic acid to the electrode substrate at pH 7. The application of Nafion has been presented by Tian, among others, in a 2009 filed invention application [7]. Due to a similar protective mechanism, the surfaces can be modified with cyanoferrate ions [8]. Another approach is to find an electrode substrate that will catalyze these reactions at different potentials or will not be sensitive to these reactions. This allows to simplify the construction of a sensor, as well as to reduce its size and cost. Many different materials are used as dopamine sensors in the current state of the art. Mainly carbon nanotubes modified with carbon nanotubes, metal or metal oxide nanoparticles are glassy carbon electrodes (GC electrodes) [9]. Simultaneous detection of dopamine and Acetaminophen on a multi-walled nanotube modified GC electrode unaffected by the presence of NADH and ascorbic acid was prepared from, e.g. B. Alothman [10]. To detect dopamine and other neurotransmitters in the presence of ascorbic acid, a modified with the sulfonated β-cyclodextrin Polyethylendioxothiophen modified electrode can be used, which was reserved in an American patent application by Harley and co-workers [11]. Another electrode material, consisting of palladium nanoparticles in combination with carbon fibers, has been used in the simultaneous determination of dopamine, ascorbic acid and uric acid, and has been patented by You in China [12]. Descriptions of the dopamine-sensitive electrodes prepared by the layer-by-layer method have also appeared in the literature. It is Z. For example, an ITO electrode coated with layers consisting of carbon nanoparticles CNP and polycation PDDAC [13]. Surprisingly, there are no reports of dopamine determination on the layer-by-layer electrodes made exclusively with the nanoparticles. Meanwhile, the production process of such electrodes is simpler and cheaper.
Die erfindungsgemäße mehrschichtige Elektrode, umfassend ein Elektrodensubstrat sowie Schichten, die auf dem Elektrodensubstrat abgeschiedene Partikel erster Art und Kohlenstoff-Nanopartikel CNP beinhalten, zeichnet sich dadurch aus, dass die Partikel erster Art Partikel umfassen, ausgewählt aus der Gruppe umfassend TDA, synthetisiert aus Tetramethoxysilan und N,N-Dimethyl-N-tetradecyl-N-3-(trimethoxysilyl)ammonium-Chlorid, TMA, synthetisiert aus Tetramethoxysilan und N,N,N-Trimethyl-N,N-3-(trimethoxysilyl)ammonium-Chlorid oder deren Mischung.The multilayer electrode according to the invention, comprising an electrode substrate and layers comprising first-type particles deposited on the electrode substrate and carbon nanoparticles CNP, is characterized in that the particles of the first type comprise particles selected from the group comprising TDA synthesized from tetramethoxysilane and N, N-dimethyl-N-tetradecyl-N-3- (trimethoxysilyl) ammonium chloride, TMA, synthesized from tetramethoxysilane and N, N, N-trimethyl-N, N-3- (trimethoxysilyl) ammonium chloride or mixtures thereof ,
Vorzugsweise ist das Elektrodensubstrat ausgewählt aus der Gruppe umfassend Indiumzinnoxid, ITO, Fluorzinnoxid, FTO, Glaskohlenstoff, GC und Gold, Au.Preferably, the electrode substrate is selected from the group comprising indium tin oxide, ITO, fluorine tin oxide, FTO, glassy carbon, GC and gold, Au.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Elektrode von 1 bis 24, und mehr bevorzugt 6 oder 12 erwähnte Schichten, die auf dem Elektrodensubstrat abgeschiedene Partikel erster Art und Kohlenstoff-Nanopartikel CNP beinhalten.Preferably, the electrode of the invention comprises from 1 to 24, and more preferably 6 or 12, layers including first type particles deposited on the electrode substrate and carbon nanoparticles CNP.
Die Erfindung umfasst auch die Anwendung solcher Elektrode für selektive Dopaminbestimmung.The invention also includes the use of such an electrode for selective determination of dopamine.
Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend an Hand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Bezug auf beigelegte Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The present invention will be explained below with reference to the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Der Gegenstand der Erfindung ist eine mehrschichtige Elektrode, die aus leitenden Kohlenstoff-Nanopartikeln und nicht leitenden Polysilikat-Submikropartikeln zusammengesetzt ist und als selektiver Dopaminsensor angewendet wird. Die Elektrode wird unter Verwendung eines Schicht-für-Schicht-Verfahrens, unter Benutzung ausschließlich kleiner Partikel verschiedener Werkstoffe, die entgegengesetzt geladen sind, hergestellt. Aufeinander folgende Schichten entstehen durch die elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den Funktionsgruppen der Partikel beider Arten. Die Polysilikat-Partikel (100–300 nm) sind bedeutend größer als die Kohlenstoff-Partikel (9–18 nm), und deswegen sind sie mit den CNPs bedeckt, was dazu beiträgt, dass die Oberfläche gemessen an der Elektrodengröße erheblich erweitert wird. Der Werkstoff ist einfach in der Herstellung und dauerhaft. Er erlaubt auch, kleine Dopaminkonzentrationen in Gegenwart der Substanzen, die es gewöhnlich verhindern, d. h. Askorbinsäure, Harnsäure, Acetaminophen, NADH, Zitronensäure und Tryptophan, zu bestimmen. Die Elektrode ermöglicht es auch, Dopamin in einem breiten pH-Bereich zu bestimmen.The subject of the invention is a multilayered electrode composed of conductive carbon nanoparticles and non-conductive polysilicate submicroparticles and used as a selective dopamine sensor. The electrode is fabricated using a layer-by-layer process using only small particles of different materials that are oppositely charged. Successive layers are formed by the electrostatic interactions between the functional groups of the particles of both species. The polysilicate particles (100-300 nm) are significantly larger than the carbon particles (9-18 nm), and therefore they are with the CNPs covered, which contributes to the fact that the surface is significantly extended in terms of the electrode size. The material is easy to manufacture and durable. It also allows small dopamine concentrations to be determined in the presence of the substances that usually prevent it, ie ascorbic acid, uric acid, acetaminophen, NADH, citric acid and tryptophan. The electrode also makes it possible to determine dopamine in a wide pH range.
Es wurden zwei Elektrodenvarianten hergestellt, die sich durch die Art der Polysilikat-Partikel unterscheiden. Die Partikel unterschieden sich durch die Oberflächenmodifizierung, d. h. durch die Funktionsgruppen. Die TDA-Partikel besitzen eine lange Kohlenstoffkette, die ihnen hydrophobe Eigenschaften verleihen, im Gegensatz zur kurzen Kette bei TMA-Partikeln, die mehr hydrophil sind (
Reagenzien und verwendetes MaterialReagents and material used
Apparaturapparatus
Die grundlegenden bei den Untersuchungen der Eigenschaften der Erfindung verwendeten Techniken waren die Cyclovoltammetrie (CV) und die differentielle Pulsvoltammetrie (DPV). Diese Techniken erforderten die Verwendung einer standardmäßigen Dreielektroden-Zelle. Die Arbeitselektrode war die zu untersuchende Erfindung, die Bezugselektrode war eine Silber-Silberchlorid-Elektrode (Ag/AgCl/KCl(sat.)), und die Hilfselektrode war ein Platindraht (d = 0.5 mm). Zur Darstellung der Elektrodenoberflächen wurde ein Rasterelektronenmikroskop (REM) verwendet.The basic techniques used in the investigations of the characteristics of the invention were cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV). These techniques required the use of a standard three-electrode cell. The working electrode was the invention to be investigated, the reference electrode was a silver-silver chloride electrode (Ag / AgCl / KCl (sat.) ), And the auxiliary electrode was a platinum wire (d = 0.5 mm). A scanning electron microscope (SEM) was used to illustrate the electrode surfaces.
Reagenzienreagents
Vorläufer des Sol-Gel-Prozesses: Tetramethoxysilan, N,N-Dimethyl-N-tetradecyl-N-3-(trimethoxysilyl)ammonium-Chlorid, N,N,N-Trimethyl-N,N-3-(trimethoxysilyl)ammonium-Chlorid wurden bei ABCR erworben. Die Phosphatsalze zur Herstellung der Pufferlösungen, Tensid CTAB. Dopamin, Harnsäure, Askorbinsäure, Acetaminophen, NADH, Zitronensäure, Tryptophan. Kohlenstoff-Nanopartikel, (Emperor 2000, Cabot Corp.).Precursors of the sol-gel process: tetramethoxysilane, N, N-dimethyl-N-tetradecyl-N-3- (trimethoxysilyl) ammonium chloride, N, N, N-trimethyl-N, N-3- (trimethoxysilyl) ammonium Chloride was purchased from ABCR. The phosphate salts for the preparation of buffer solutions, surfactant CTAB. Dopamine, uric acid, ascorbic acid, acetaminophen, NADH, citric acid, tryptophan. Carbon nanoparticles, (Emperor 2000, Cabot Corp.).
Die erfindungsgemäße Elektrode kann für selektive Dopaminbestimmung verwendet werden.The electrode according to the invention can be used for selective dopamine determination.
Am Anfang wurden die für die Herstellung der Elektrode benötigten Substrate vorbereitet. Vor allem wurden die Polysilikat-Partikel mit einem modifizierten Sol-Gel-basierten Stöber-Verfahren synthetisiert. Diese Partikel haben eine Größe von ca. 100–300 nm und meistens eine ellipsenförmige, ungleichartige Gestalt. Es ist ein nicht leitender Werkstoff, der die Elektrodenoberfläche zu erweitern hilft. Bei der Synthese wurden zwei Vorläufer benutzt: ein grundlegender, Tetramethoxysilan, und ein beigegebener Vorläufer, der es erlaubte, die Partikeloberfläche mit positiv geladenen Tetraalkylammoniumgruppen zu modifizieren. Bei Verwendung von N,N-Dimethyl-N-tetradecyl-N-3-(trimethoxysilyl)ammonium-Chlorid wurden die TDA-Partikel, und bei Verwendung von N,N,N-Trimethyl-N,N-3-(trimethoxysilyl)ammonium-Chlorid wurden die TMA-Partikel hergestellt. Anschließend wurden die Suspensionen dieser Partikel in Methanol (5 mg/ml) und der Kohlenstoff-Nanopartikel CNP in Acetonitril (5 mg/ml) hergestellt. Die Herstellung der Elektrode fängt mit einer genauen Reinigung von Elektrodensubstrat, dem ITO, an. Dies besteht darin, dass das ITO in Ethanol und im deionisierten Wasser mit Ultraschall gewaschen wird und anschließend werden die organischen Verunreinigungen durch die Durchwärmung in einem Ofen bei Temperatur 500°C über 30 min beseitigt. Auf ein so hergestelltes Substrat wurden sukzessiv die Partikelschichten aufgetragen. Zunächst wird das ITO in eine Suspension der Polysilikat-Partikel (TDA oder TMA) für 5 Sekunden eingetaucht, dann herausgezogen und in waagerechter Lage zur Verdampfung des Lösungsmittel gelassen. Dann wird die Elektrode in reinem Methanol gespült, um die überschüssigen, schwach gebundenen Partikel zu beseitigen, und zum Trocknen gelassen. Ein nächster Schritt besteht darin, dass die Elektrode in eine Suspension der Kohlenstoff-Partikel (CNP) auch für 5 Sekunden eingetaucht wird, dann in langsamer Bewegung herausgezogen, getrocknet und in Acetonitril gespült, und dann wieder getrocknet. Auf dieser Art und Weise wird eine Schicht des neuen Substrats hergestellt, die aus zwei Arten von Partikeln besteht (
Es wurden die Elektroden hergestellt, die mit einer, sechs, zwölf und vierundzwanzig Polysilikat-Kohlenstoff-Schichten beschichtet waren. Eine weitere Vergrößerung der Anzahl von Schichten führte zur verminderten mechanischen Stabilität des Werkstoffes. Die sechschichtige Elektrode wurde hinsichtlich der elektrochemischen und anwendungsrelevanten Eigenschaften als optimal ausgewählt. Die Elektrode wurde in ein Elektrolyt eingetaucht, wobei das Elektrolyt das Dopamin und die störenden Substanzen: Askorbinsäure und Harnsäure oder Askorbinsäure und Acetaminophen, enthielt. Mit der DPV-Technik wurden die Nachweisgrenze und die relative Standardabweichung bestimmt. Der Vergleich der aus den TDA- und TMA-Partikeln bestehenden Elektroden hat keine signifikante Unterschiede gezeigt, außer des Akkumulationsvermögens von Cyanoferrat-Ionen und in der Dopaminbestimmung im neutralen Medium.The electrodes were made which were coated with one, six, twelve and twenty-four polysilicate-carbon layers. A further increase in the number of layers led to the reduced mechanical stability of the material. The six-layered electrode was selected to be optimal in terms of electrochemical and application-relevant properties. The electrode was immersed in an electrolyte, the electrolyte containing the dopamine and the interfering substances: ascorbic acid and uric acid or ascorbic acid and acetaminophen. The detection limit and the relative standard deviation were determined with the DPV technique. The comparison of the electrodes consisting of the TDA and TMA particles has shown no significant differences, except for the accumulation capacity of cyanoferrate ions and in dopamine determination in neutral medium.
Beispiel 1example 1
Die synthetisierten Polysilikat-Partikel waren mit einem REM-Mikroskop beobachtet (
Beispiel 2Example 2
Die Oberflächenerweiterung mit den aufeinanderfolgenden Schichten wurde auch durch die elektrochemischen Untersuchungen bestätigt. Es wurde u. a. der Kapazitätsstrom im Elektrolyt ohne elektrochemisch aktive Substanz für jede der Elektroden gemessen. Es stellte sich heraus, dass der Kapazitätsstrom fast linear von der Anzahl der aufzutragenden Schichten abhängig ist (
Beispiel 3Example 3
Der nächste Schritt war die Überprüfung der grundlegenden elektrochemischen Eigenschaften der Erfindung, d. h. des Akkumulationsvermögens von Kationen oder Anionen durch den Austausch des Gegenions der Funktionsgruppen, mit denen die Partikel modifiziert wurden. Es stellte sich heraus, dass sowohl die TDA/CNP-Elektroden wie auch die TMA/CNP-Elektroden das Kation Ru(NH3)6 3+ ziemlich gut akkumulieren, was durch einen zunehmenden Oxidations-Reduktions-Strom von Hexaminruthenium zum Ausdruck kommt, aber nur das Fe(CN)6 3–-Anion wird auf der Oberfläche der TMA/CNP-Elektrode akkumuliert. Dies ist mit den hydrophoben Charakter der TDA-Partikel und der Hydrophilität des erwähnten Anions verbunden.The next step was to review the basic electrochemical properties of the invention, ie the accumulation capacity of cations or anions by replacing the counterion of the functional groups with which the particles were modified. It has been found that both the TDA / CNP electrodes and the TMA / CNP electrodes accumulate the cation Ru (NH 3 ) 6 3+ quite well, as evidenced by an increasing oxidation-reduction current of hexaminuthenium. but only the Fe (CN) 6 3- anion is accumulated on the surface of the TMA / CNP electrode. This is associated with the hydrophobic character of the TDA particles and the hydrophilicity of the mentioned anion.
Beispiel 4Example 4
Anwendung der ElektrodeApplication of the electrode
Die anwendungsrelevanten Eigenschaften der Elektrode sind am Beispiel der Elektrode mit sechs Werkstoffschichten dargestellt. Bei der Elektrode mit einer Schicht wurden keine befriedigenden Ergebnisse erhalten, und zwischen sechs und einer größeren Anzahl der Schichten wurde keinen bedeutenden Unterschied im elektrochemischen Signal beobachtet. Die Elektrode wurde in eine Lösung eingetaucht, die Dopamin, Askorbinsäure (AA), Harnsäure (UA) (
Beispiel 4.1Example 4.1
Die Konzentration von Dopamin in Gegenwart störender Substanzen wurde mit der DPV-Technik bestimmt.
Beispiel 4.2Example 4.2
Von Bedeutung bei der hier beschriebenen Erfindung ist auch der pH-Wert des Mediums, in dem die Dopaminkonzentration bestimmt wird, vor allem in Hinsicht auf den späteren Betrieb des Sensors in den Körperflüssigkeiten, die sowohl eine sauere pH, z. B. im Harnstoff, wie auch eine neutrale, z. B. in der Blut, aufweisen können. Deswegen wurde der Betrieb der Erfindung auch in einem Elektrolyt mit verschiedenen pH-Werten überprüft. Die Voltammogramme in
Beispiel 4.3Example 4.3
Es wurde auch überprüft, ob andere Substanzen, die von Natur her neben dem Dopamin vorkommen, den Betrieb der beschriebenen Erfindung beeinflussen können. Es stellte sich heraus, dass NADH keine Aktivität im untersuchten Potentialbereich aufweist, ähnlich wie die Zitronensäure. Tryptophan dagegen, eine kodierte Aminosäure, die ein Teil von Proteinen und Blutkörperchen darstellt, wird auf dem hergestellten Substrat oxidiert, stört aber bei der Bestimmung nicht, weil der Oxidationspeak dieser Substanz bei einem Potential von 780 mV erscheint.It has also been tested whether other substances that are naturally present besides dopamine may affect the operation of the described invention. It turned out that NADH has no activity in the investigated potential range, similar to the citric acid. On the other hand, tryptophan, an encoded amino acid that is a part of proteins and blood cells, is oxidized on the prepared substrate, but does not interfere with its determination because the oxidation peak of this substance appears at a potential of 780 mV.
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Also Published As
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|---|---|
| PL393311A1 (en) | 2012-06-18 |
| PL216936B1 (en) | 2014-05-30 |
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