Preparación electroquímica de capas de poli(3,4-etilendioxitiofeno) en microelectrodos de oro para aplicaciones de detección de ácido úrico

Al modificar la superficie del microelectrodo de oro con una capa delgada de PEDOT hecha en un disolvente orgánico, podemos obtener un área de superficie más alta y aumentar la sensibilidad del sensor. El procedimiento de microelectrodos es un análisis rápido de antioxidantes en varios medios. Esto se puede aplicar a diferentes contextos, que van desde el monitoreo de bebidas hasta una evaluación inmediata del estado de los pacientes hospitalizados.

Utilizar un potenciostato adecuado para ejecutar la voltamperometría cíclica como técnica electroquímica de interés. Encienda el potenciostato y la computadora conectada a él. Para probar la comunicación entre el equipo y el instrumento, inicie el software y, a continuación, en el menú configuración, seleccione el comando de prueba de hardware.

Después de escuchar algunos sonidos del potenciostato, los resultados de la prueba de hardware se muestran en una ventana separada. Haga clic en Aceptar y continúe ejecutando el experimento. A veces, al hacer clic en el comando de prueba de hardware, aparece un error de error de enlace.

Compruebe la configuración de la conexión y el puerto. Después de probar las conexiones, haga clic en el menú de configuración, elija técnica y, en la ventana de apertura, elija el método de voltamperometría cíclica. Luego vuelva al menú de configuración y haga clic en parámetros para ingresar los parámetros experimentales apropiados.

Por ejemplo, para ejecutar la electropolimerización EDOT molar 0.1 en un electrolito orgánico en el microelectrodo de oro desnudo, establezca el potencial inicial en 0.3 voltios negativos, el potencial final en negativo 0.3 voltios, el alto potencial en 1.2 voltios, el número de segmentos a ocho, las tasas de escaneo a 100 milivoltios por segundo y la dirección a positivo. Después de ingresar los parámetros de voltamperometría cíclica apropiados, prepare tres configuraciones de electrodos en una celda electroquímica de vidrio, incluido un electrodo de trabajo, un electrodo de referencia y un electrodo contador de alambre de platino. Pase estos electrodos limpios y secos a través de los orificios de un soporte de electrodos conectado a un soporte, luego coloque el soporte sobre la celda electroquímica para insertar los electrodos en la solución o muestra objetivo.

Asegúrese de que no haya burbujas en las superficies de los electrodos. Si hay burbujas, retire los electrodos, enjuáguelos con agua desionizada nuevamente y séquelos con un pañuelo desechable. Luego coloque los electrodos de nuevo en el soporte y en la solución.

Si hay burbujas alrededor del electrodo de referencia, toque la punta suavemente. Si hay burbujas alrededor del electrodo del contador después de iniciar el escaneo, limpie el electrodo del contador. Si el escaneo de voltamperometría cíclica se vuelve ruidoso, limpie la superficie del electrodo y verifique las conexiones, cables y clips del sistema.

Después de asegurarse de que las tres conexiones de cable para los electrodos de referencia, de trabajo y de contador estén conectados correctamente, inicie el experimento haciendo clic en ejecutar. Para pretratar el microelectrodo de oro, pulirlo durante 30 segundos con lechada de alúmina en una almohadilla de pulido de alúmina colocada en una placa de pulido de vidrio aplicando movimientos manuales circulares y de ocho formas, luego enjuague el microelectrodo con agua desionizada. Insértelo en un vidrio vil que contenga 15 mililitros de etanol absoluto y ultra sonicato durante dos minutos.

A continuación, enjuague el microelectrodo con etanol y agua y ultrasónico nuevamente durante cuatro minutos en agua desionizada para eliminar el exceso de alúmina de la superficie del electrodo. Finalmente, elimine las impurezas adicionales ciclando en ácido sulfúrico molar 0.5 para 20 segmentos entre potenciales negativos de 0.4 y positivos de 1.6 voltios a una velocidad de escaneo de 50 milivoltios por segundo. Asegúrese de que haya dos picos claros debido a la formación y reducción de óxido de oro a potenciales anódicos y catódicos consistentes cada vez que el electrodo se limpia en ácido sulfúrico.

Para preparar EDOT molar 0.1 en una solución orgánica, primero transfiera un mililitro de la solución preparada de perclorato de litio molar 0.1 a una celda electroquímica. Luego, usando una micropipeta, agregue 10.68 microlitros del monómero EDOT a la celda electroquímica. Para electropolimerizar EDOT en la superficie del microelectrodo de oro desnudo, inserte todas las configuraciones de electrodos en la solución y ejecute la voltamperometría cíclica.

Luego, utilizando microscopía electrónica de barrido, caracterice la superficie de este electrodo modificado. Enjuague los electrodos con agua desionizada y séquelos con un pañuelo desechable. Luego, para usar este microelectrodo de oro modificado PEDOT para fines de detección, aclimate su superficie a una solución acuosa sumergiendo el electrodo en una solución de perclorato de sodio molar 0.1 y ejecutando escaneos de voltamperometría cíclica.

Luego, después de enjuagar con agua desionizada, sumerja este microelectrodo orgánico modificado y aclimatado por PEDOT en una solución tampón de fosfato y ejecute voltamperometría cíclica para generar un escaneo de fondo. Finalmente, saque el electrodo de la solución tampón y, sin enjuagar, insértelo inmediatamente en soluciones de ácido úrico o leche para realizar exploraciones de voltamperometría cíclica. A continuación, para preparar EDOT molar 0.01 en una solución acuosa de acetonitrilo, use una micropipeta y agregue 10.68 microlitros de EDOT a un mililitro de acetonitrilo en un vial de vidrio, luego agregue nueve mililitros de agua desionizada al vial para preparar 10 mililitros de solución EDOT molar 0.01.

Agregue 110 miligramos de polvo de perclorato de litio a la solución EDOT preparada para obtener una solución de perclorato de litio molar 0.1 y mezcle suavemente. Transfiera la solución preparada a la celda electroquímica. Inserte los electrodos en la solución acuosa de acetonitrilo y electropolimerice 0.01 molar EDOT en la superficie del electrodo ejecutando voltamperometría cíclica, luego caracterice la superficie de este electrodo modificado mediante microscopía electrónica de barrido.

El análisis del contenido de ácido úrico en la leche fresca regular utilizando el sensor PEDOT sintetizado en la solución orgánica dio como resultado una corriente máxima anódica de 28,4 nano amperios a 0,35 voltios, lo que equivale a una concentración de 82,7 micromoles. El segundo gran pico de oxidación en la exploración volutamétrica cíclica de la leche regular a 0,65 voltios está relacionado con compuestos oxidables que incluyen aminoácidos electroactivos como la cisteína, el triptófano y la tirosina. Las exploraciones de voltamperometría cíclica obtenidas para muestras de leche con caramelo y chocolate blanco muestran un pico claro a 0,36 voltios para el ácido úrico, junto con un pico adicional a 0,5 voltios que puede estar relacionado con la presencia de ácido vanílico, uno de los ingredientes de la leche saborizada.

La voltamperometría cíclica de la muestra de leche con chocolate belga demuestra un pico de oxidación de catequinas a 0,26 voltios y un pico de reducción de catequinas a 0,22 voltios. La corriente máxima de 0,3 voltios que aparece como un pico agudo en la cola del pico de catequina se debe a la oxidación del ácido úrico. La voltamperometría cíclica de la muestra de leche espresso colombiana exhibe amplias corrientes máximas anódicas y catódicas a 0,35 voltios y 0,23 voltios respectivamente debido a los principales antioxidantes fenólicos en el café, a saber, los ácidos clorogénico y cafeico.

Limpiar y perturar el electrodo es la parte más importante de este experimento que puede afectar las señales de corriente obtenidas. Se necesita un análisis más detallado de los compuestos antioxidantes, entonces podemos recurrir a métodos cromatográficos como LCMS. Sin embargo, esto lleva mucho tiempo y no es necesario para cada muestra.