Electroanalysis

Một vật liệu xúc tác mới (màng TiO₂ xốp) được mô tả để phát hiện hydro peroxide trong dung dịch nước bão hòa không khí bằng phương pháp cực âm. Sự cố định enzyme glucose oxidase (GOD) lên điện cực TiO₂ cung cấp một cảm biến sinh học hiệu quả cho việc phát hiện glucose theo phương pháp amperometric ở -0.15 V (so với SCE). Các phân tử GOD đã được cố định trong một gel laponite vô cơ và được liên kết chéo bằng glutaraldehyde. Độ nhạy cao nhất và giới hạn phát hiện lần lượt là 3.33 mAM⁻¹ cm⁻² và 15 μM. Ngoài ra, các quy trình khác nhau của việc cố định enzyme bao gồm liên kết chéo với glutaraldehyde và giữ lại vật lý trong một lớp phim polypyrrole chức năng đã được so sánh.

Bài báo này tổng hợp tài liệu liên quan đến các ứng dụng điện phân phân tích của các mảng điện cực vi dạng trong suốt 20 năm qua. Một mô tả lý thuyết ngắn về cơ chế vận chuyển khối lượng điều khiển hành vi của chúng được đưa ra, sau đó các phương pháp chế tạo chính được mô tả. Các ứng dụng được trình bày trong các phần sau của bài đánh giá này trải dài từ phân tích điện hóa thông thường, cụ thể là các phương pháp tước kim loại vi lượng, sử dụng các mảng được chỉnh sửa bằng thủy ngân đến những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực cảm biến sinh học (cảm biến enzym, cảm biến miễn dịch và cảm biến dựa trên axit nucleic).

Một cảm biến sinh học tyrosinase có độ nhạy cao và ổn định đã được phát triển dựa trên ống nano carbon nhiều lớp (MWCNT) phân tán trong các lớp composite có cấu trúc lỗ xốp của titania thu được từ phương pháp sol-gel và ionomer perfluorosulfonated (Nafion). Tyrosinase đã được gắn cố định trong một lớp mỏng của phim composite MWCNT–titania–Nafion phủ trên một điện cực carbon thủy tinh. Các hợp chất phenolic được xác định bằng phương pháp khử trực tiếp các loại quinone được giải phóng sinh học tại −100 mV so với Ag/AgCl (3 M NaCl) mà không cần chất trung gian. Cảm biến tyrosinase hiện tại cho thấy hiệu suất phân tích tốt về thời gian phản ứng, độ nhạy và độ ổn định so với các cảm biến khác dựa trên các matrix sol-gel khác nhau. Nhờ kích thước lỗ lớn của composite MWCNT–titania–Nafion, cảm biến hiện tại cho thấy thời gian phản ứng cực nhanh dưới 3 giây. Cảm biến hiện tại phản ứng theo tuyến tính với phenol từ 1,0×10⁻⁷ M đến 5,0×10⁻⁵ M với độ nhạy xuất sắc là 417 mA/M và giới hạn phát hiện là 9,5×10⁻⁸ M (S/N=3). Điện cực enzyme duy trì 89% hoạt động ban đầu sau 2 tuần bảo quản trong dung dịch đệm phosphate 50 mM ở pH 7.0.

Bài báo này lần đầu tiên báo cáo về việc chế tạo và ứng dụng một bộ thiết bị điện hóa ba điện cực, bao gồm: lớp chì được tạo ra tại chỗ trên điện cực vi làm từ sợi carbon, điện cực tham chiếu Ag/AgCl và điện cực đối bằng dây bạch kim được đặt chung trong một vỏ để xác định đồng thời các dấu vết Ni(II) và Co(II) bằng phương pháp đo thế hấp phụ qua xung (SW AdSV). Ni(II) và Co(II) dưới dạng phức hợp với nioxime đã được tích lũy trên lớp chì được tạo ra trên điện cực vi làm từ sợi carbon trong quá trình đo tiêu chuẩn. Nhờ vào việc các phép đo được thực hiện trong một bể vi thể tích 200 μl, nên chỉ một lượng nhỏ thuốc thử được sử dụng để chuẩn bị mẫu cho việc đo. Bên cạnh đó, do sự sử dụng điện cực vi, các dung dịch mẫu không bị trộn lẫn trong quá trình tích lũy. Thực tế này tạo ra khả năng tiến hành phân tích định trường. Các tham số thực nghiệm (thành phần của điện giải hỗ trợ, thế và thời gian tích lũy) và các ảnh hưởng gây nhiễu có thể xảy ra đã được nghiên cứu. Đồ thị hiệu chuẩn tuyến tính cho Ni(II) và Co(II) có trong khoảng từ 2×10⁻⁹ đến 1×10⁻⁷ mol L⁻¹ và từ 2×10⁻¹⁰ đến 1×10⁻⁸ mol L⁻¹ cho Ni(II) và Co(II), tương ứng. Độ chính xác của phương pháp đề xuất đã được kiểm tra bằng cách xác định Ni(II) và Co(II) trong mẫu chất tham khảo đã được chứng nhận (SPS‐SW1) với kết quả đạt yêu cầu.

Chúng tôi mô tả ở đây một cảm biến sinh học điện hóa dạng phim dày cuộn linh hoạt miniatur hóa, phù hợp để đưa vào ống lệ nhằm theo dõi ampe hóa xâm lấn tối thiểu các dấu hiệu sinh học trong dịch lệ. Chúng tôi tập trung vào việc vi chế tạo và thử nghiệm in-vitro của cảm biến mới được in trên màn hình với cấu trúc cuộn ngang. Thiết bị mới phản ứng nhanh chóng và nhạy cảm với những biến đổi động trong mức độ norepinephrine và glucose (đối với glucose liên quan đến mực chứa glucose-oxidase). Việc phủ điện cực enzyme bằng polytiramin điện hóa giúp giảm thiểu các sự can thiệp điện hóa thường gặp từ axit ascorbic và axit uric. Hiệu suất hấp dẫn như vậy cho thấy triển vọng lớn cho việc theo dõi xâm lấn tối thiểu các dấu hiệu sức khỏe trong dịch lệ, hoặc trong các ứng dụng thay thế như điện di vi mao quản, lấy mẫu thể tích siêu thấp, hoặc các hệ thống dòng chảy (ống) cho xử lý lô máu hoặc môi trường nuôi cấy.

Điện cực graphite-epoxy (GE) được điều chỉnh bằng ống nano carbon nhiều lớp (MWCNTs) và peroxidase củ cải đường (GE/MWCNTs-HRP) đã được sử dụng để xây dựng một cảm biến glyphosate có hiệu suất trong dung dịch nước phụ thuộc vào hoạt động của enzyme. Để chuẩn bị cảm biến, MWCNTs đã được lắng đọng lên bề mặt GE bằng phương pháp điện di sử dụng điều trị oxy hóa (H₂SO₄/HNO₃) có mặt cetyl tributylammonium bromide (CTAB) như một chất hoạt động bề mặt cation. Chất hoạt động bề mặt sau đó đã được loại bỏ khỏi bề mặt MWCNTs bằng cách nhúng điện cực vào dung dịch EtOH/HCl. Việc cố định vật lý HRP và do đó khả năng cảm biến glyphosate đã được thử nghiệm ở pH 4, nơi mà thuốc diệt cỏ chỉ tồn tại ở một dạng duy nhất. Các nghiên cứu phân cực vòng đã gợi ý rằng cấu trúc thứ cấp của HRP thay đổi do tương tác với glyphosate và sự thay đổi này được tăng cường bởi sự kết hợp giữa glyphosate và H₂O₂, điều này có thể giải thích cho việc giảm hoạt động xúc tác của enzyme khi nồng độ glyphosate tăng. Việc định lượng glyphosate trong hạt ngô bị dop rất tái lặp và thể hiện giới hạn phát hiện và định lượng lần lượt là 1.32 pM và 1.63 pM. Cảm biến cũng được đặc trưng bởi độ hồi phục cao (100 %) và độ chính xác (hệ số biến thể <1 %) và có thể được sử dụng trong sự hiện diện của các chất can thiệp như chlorpyrifos (một loại thuốc trừ sâu phospho hữu cơ) và tinh bột.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo một nghiên cứu so sánh sử dụng các điện cực in lụa (SPEs) được điều chỉnh bằng cách nhỏ giọt với Carbon đen, Ống nano carbon đơn tường COOH, Graphene Oxide và Graphene Oxide đã khử. Các vật liệu nano carbon được sử dụng đã được đặc trưng bằng phương pháp quang phổ điện tử tia X và quang phổ Raman, trong khi các SPEs đã được điều chỉnh đã được đặc trưng về mặt hình thái và điện hóa học. Các SPEs nano được chế tạo đã được thử nghiệm với ferricyanide, NADH, axit ascorbic và cysteine. Chúng tôi quan sát thấy hiệu suất điện phân phân tích quý giá của Carbon đen với những lợi thế là i) hiệu quả về chi phí ii) phù hợp để đạt được sự phân tán ổn định và đồng nhất và iii) có thể sản xuất hàng loạt theo một quy trình đã được thiết lập tốt.

Nhựa tinh thể đơn tứ giác, H₃PMo₁₂O₄₀⋅29H₂O, được coi là một hệ mô hình để mô tả các phản ứng redox nhiều electron của phosphododecamolybdate kiểu Keggin. Các thí nghiệm điện hóa đã được thực hiện trong trạng thái rắn, tức là trong điều kiện không tiếp xúc với pha điện giải lỏng, và đã sử dụng điện cực làm việc là dây vàng ultramicrodisk (đường kính: 10 μm), điện cực tham khảo gần đúng bằng bạc, và điện cực đối kháng bằng carbon thủy tinh trong toàn bộ pin rắn. Kết quả của các phép đo voltammetric được giải thích và xác minh so với dữ liệu mô phỏng. Các phản ứng redox hồi phục của axit phosphododecamolybdic (H₃PMo₁₂O₄₀⋅29H₂O) tinh thể đơn, xuất hiện ở hầu hết các thế dương, có thể được hiểu theo hai quá trình redox một electron chồng chéo (cách nhau chỉ khoảng ≈50 mV), thay vì một chuyển tiếp redox hai electron đơn, theo sau là một quá trình một electron khác. So sánh được thực hiện với hành vi điện hóa thông thường của phosphododecamolybdate trong dung dịch (0.5 mol dm⁻³ H₂SO₄) cũng như với các đặc tính của chất hấp phụ trên bề mặt điện cực. Các tham số sau đây đã được xác định từ sự kết hợp của các thí nghiệm bước thế được thực hiện trong hai chế độ khuếch tán giới hạn (radial và linear): nồng độ của trung tâm redox heteropolymolybdate, 1.4 mol dm⁻³, và hệ số khuếch tán rõ ràng cho sự truyền tải điện tích, 3.6×10⁻⁷ cm² s⁻¹. Kết quả hỗ trợ cho khái niệm kiểm soát động học của việc vận chuyển điện tích thông qua hiện tượng nhảy electron (tự hoán đổi) giữa các vị trí hỗn hợp hóa trị (Mo^VI/Mo^V).

Bài viết này tổng hợp các thành tựu gần đây trong việc phát triển cảm biến sinh học điện hóa dựa trên aptamer (cảm biến aptasensor điện hóa). Aptamer là những phân tử DNA hoặc RNA mạch đơn có độ đặc hiệu cao đối với nhiều ligand khác nhau. Độ đặc hiệu của chúng so với các kháng thể là tương đương và trong một số trường hợp thậm chí còn cao hơn. Khác với kháng thể, aptamer được chế tạo thông qua một quy trình lựa chọn trong ống nghiệm, được phát triển đồng thời vào đầu những năm 1990 bởi L. Gold và A. Ellington. Nhờ vào độ ổn định và khả năng sửa đổi hóa học, aptamer có thể được cố định trên nhiều chất mang khác nhau và hoạt động như là các thụ thể nhân tạo trong các cảm biến sinh học. Những cảm biến aptamer đầu tiên được phát triển vào nửa cuối những năm 1990 dựa trên phát hiện quang học. Tuy nhiên, vào đầu những năm 2000, sự quan tâm đáng kể đã dành cho việc phát triển các cảm biến aptasensor điện hóa. Đã có sự chứng minh rằng nhờ vào tính đơn giản và phản ứng nhanh chóng, chúng đại diện cho một công cụ xuất sắc trong các ứng dụng thực tiễn. Mục tiêu chính của bài tổng hợp này là thảo luận về cấu hình của các aptamer và các phương pháp điện hóa để phát hiện sự tương tác giữa aptamer và chất phân tích. Chúng tôi cũng sẽ cung cấp một lịch sử ngắn gọn về sự phát triển của aptamer, cùng với cấu trúc phân tử và các phương pháp kỹ thuật của aptamer. Các phương pháp cố định aptamer lên chất mang rắn cũng sẽ được thảo luận.

Bài viết này xem xét sự tiến bộ đáng kể đạt được trong việc phát triển các khía cạnh cơ bản và ứng dụng của sonoelectrochemistry, một lĩnh vực kết hợp siêu âm công suất vào thí nghiệm điện hóa, chủ yếu liên quan đến việc đo lường và phân tích các hiệu ứng được quan sát trong các thí nghiệm sonoelectrochemistry thông thường trong môi trường đồng nhất. Dựa trên các công cụ và phương pháp hiện có, hy vọng rằng việc ứng dụng siêu âm trong các lĩnh vực đa dạng như điện hóa phân tích và điện hóa tổng hợp sẽ mang lại lợi ích và dẫn đến các phương pháp sáng tạo mới sử dụng các hiệu ứng cơ học và hóa học khác nhau của siêu âm.