Name: Preparación electroquímica de capas de poli(3,4-etilendioxitiofeno) en microelectrodos de oro para aplicaciones de detección de ácido úrico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 48 s
Description: Aprende a preparar capas de PEDOT en microelectrodos de oro mediante electropolimerización en disolventes orgánicos. Este método mejora la sensibilidad del sensor para detectar ácido úrico y antioxidantes en bebidas y muestras clínicas.

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Gracias a la financiación proporcionada por el Ministerio de Negocios, Innovación y Empleo de Nueva Zelanda (MBIE) dentro del programa "Sensores de Alto Rendimiento".

1. Preparación de soluciones analíticas
<ol><li>Preparación de 0,1 M de EDOT en una solución orgánica<ol>
<li>Pesar 0,213 g de LiClO4 y transferirlo a un matraz aforado de 20 ml.</li>
		<li>Use un cilindro de medición para tomar 20 ml de PC de la botella.</li>
		<li>Agregue PC al matraz aforado de 20 ml que contiene LiClO4. Mezcle la solución colocando el matraz en un baño ultrasónico durante 30 min. Transfiera la solución a un vial de vidrio de 20 ml.</li>
		<li>Cubra el vial con papel de aluminio e inserte una aguja larga unida a una tubería de nitrógeno en la solución para desgasificar durante 10 minutos. Luego, retire el papel de aluminio y cubra el vial herméticamente. NOTA: Prepare LiClO4 fresco el día del experimento.</li>
		<li>Antes de la prueba electroquímica, transfiera 1 ml de la solución preparada de LiClO4 (0,1 M) a una celda electroquímica (consulte la Tabla de materiales).</li>
		<li>Utilice una micropipeta (10-100 μL) para añadir 10,68 μL de monómero EDOT (densidad: 1,331 g/mL) a la celda electroquímica que contiene la solución preparada de LiClO4 .</li>
		<li>Ejecute el método CV (ver sección 3.4 para parámetros CV) para iniciar la electropolimerización de EDOT en la superficie desnuda del microelectrodo Au después de insertar todas las configuraciones de electrodos en la solución. Utilice este electrodo modificado para caracterizar la superficie mediante microscopía electrónica de barrido (SEM).</li>
		<li>Para utilizar este electrodo modificado con fines de detección, primero aclimate su superficie a una solución acuosa mediante la realización de exploraciones CV en la solución de perclorato de sodio (NaClO4) (ver sección 3.4 para parámetros CV).</li>
		<li>Utilice este microelectrodo aclimatado y modificado orgánicamente por PEDOT (a partir del punto 1.1.8) para ejecutar CV (ver sección 3.4 para conocer sus parámetros CV) de una solución tampón de fosfato que se utilizará como exploración de fondo. NOTA: Enjuague el electrodo después de cada paso.</li>
		<li>Por último, extraiga el electrodo de la solución tampón sin enjuagar e insértelo inmediatamente en soluciones de ácido úrico o muestras de leche para realizar exploraciones CV (ver sección 3.4 para parámetros CV).</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de EDOT de 0,01 M en una solución acuosa<ol>
<li>Use una micropipeta para tomar 10.68 μL de EDOT y agregue a 1 ml de ACN en un vial de vidrio.</li>
		<li>Añadir 9 ml de agua desionizada (18,2 MΩ/cm a 25 °C) al vial para preparar 10 ml de solución de EDOT de 0,01 M.</li>
		<li>Añadir 0,11 g de polvo de LiClO4 a la solución EDOT preparada para obtener una solución de LiClO4 de 0,1 M y mezclar suavemente. NOTA: Prepare las soluciones de electrolitos recién hechas el día del experimento.</li>
		<li>Transfiera la solución preparada a la celda electroquímica e inicie la electropolimerización de 0,01 M de EDOT en la superficie del electrodo por el método CV (ver sección 3.4 para los parámetros CV) después de insertar el electrodo en la solución acuosa/ACN.</li>
		<li>Caracterizar la superficie de este electrodo modificado mediante SEM.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de una solución de perclorato de sodio de 0,1 M<ol>
<li>Pesar 0,245 g de NaClO4 y transferirlo a un vial de vidrio que contenga 20 ml de agua desionizada (18,2 MΩ/cm a 25 °C).</li>
		<li>Utilice esta solución para aclimatar la superficie del microelectrodo Au modificado por PEDOT de fabricación orgánica a una solución acuosa y para eliminar el exceso de EDOT. Para este propósito, enjuague el electrodo e insértelo en la solución de NaClO4 ; a continuación, ejecute CV durante 10 ciclos (ver sección 3.4 para parámetros de CV).</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de la solución de búfer<ol>
<li>Pesar 13,8 g de fosfato de dihidrógeno sódico (NaH2PO4. 1H2O) en un bote de pesaje. Transfiéralo a un matraz aforado de 500 ml (es decir, el volumen final requerido) y cúbralo hasta la línea con agua desionizada (18,2 MΩ/cm a 25 °C).</li>
		<li>Coloque el matraz en un baño ultrasónico hasta que el polvo se disuelva completamente en el agua, lo que resulta en una solución de 0,2 M.</li>
		<li>En un nuevo bote de pesaje, pesar 17,8 g de fosfato de hidrógeno disódico (Na2HPO4. 2H2O) y transferirlo a otro matraz aforado de 500 ml. Recuéntalo con agua desionizada para obtener una solución de 0,2 M. Coloque el matraz en un baño ultrasónico para disolverlo correctamente.</li>
		<li>Mezcle 62,5 ml de solución de fosfato de dihidrógeno sódico con 37,5 ml de solución de fosfato de hidrógeno disódico en un cilindro de medición y transfiera la mezcla a una botella de vidrio de 250 ml (consulte la Tabla de materiales). Recuéntalo con otros 100 mL de agua desionizada para obtener 200 mL de 0,1 M de solución tampón de fosfato, pH 6,6. Refrigere el tampón de fosfato para su uso a largo plazo. NOTA: Lleve el búfer a temperatura ambiente antes de cada experimento.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de soluciones de analitos objetivo<ol>
<li>Pesar 0,0084 g de ácido úrico (UA) en un bote de pesaje y disolverlo en 50 ml de tampón de fosfato (pH 6,6) en un matraz aforado para obtener una solución de UA de 1 mM.</li>
		<li>Desgasificar la solución mediante purga de nitrógeno durante 10 min. NOTA: Es recomendable preparar la solución de UA fresca el día del experimento.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de muestras de leche para el análisis<ol>
<li>Obtenga una muestra de leche entera y algunas muestras de leche con diferentes sabores (por ejemplo, leche espresso, leche con chocolate blanco / caramelo y leche con chocolate belga) de un supermercado local para electroanálisis. No pretrate ni diluya las muestras de leche.</li>
		<li>Use una micropipeta de 5 ml para tomar 5 ml de cada muestra de leche de las botellas recién abiertas.</li>
		<li>Primero, ejecute CV de tampón de fosfato, pH 6.6, como señal de fondo. Luego, agregue la muestra de leche de 5 ml en la celda electroquímica e inserte microelectrodo Au modificado con PEDOT y otros electrodos recién hechos y orgánicamente en las muestras de leche y ejecute CV. Consulte la sección 4 del protocolo para saber cómo analizar los datos recopilados.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de soluciones de pretratamiento de electrodos<ol>
<li>Pesar 0,2 g de polvo de hidróxido de sodio (NaOH) y transferirlo a un matraz aforado de 50 ml para preparar una solución de 0,1 M.</li>
		<li>Utilice la solución de NaOH de 0,1 M para eliminar el residuo de PEDOT formado en la superficie del microelectrodo después de cada tirada.</li>
		<li>Use una pipeta de vidrio para extraer 27.2 ml de una botella de ácido sulfúrico al 98% (H2SO4). Añádelo muy lentamente a un matraz aforado de 1 L medio lleno de agua desionizada.</li>
		<li>Rellene el matraz hasta la línea con agua desionizada para preparar 1 L de una solución de 0,5 M H2SO4 . NOTA: Prepare la solución H2SO4 bajo una campana de humos para mayor seguridad. Utilice la solución H2SO4 en la etapa final de limpieza electroquímica del microelectrodo.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Pretratamiento del microelectrodo de oro
<ol><li>Pulir el microelectrodo Au (10 μm de diámetro, 3,5 mm de ancho x 7 cm de largo) en una almohadilla de pulido de alúmina colocada sobre una placa de pulido de vidrio (dimensiones: cuadrados de 3" x 3") utilizando una lechada de alúmina durante 30 s con movimientos manuales circulares y en forma de ocho durante el pulido.</li>
	<li>Enjuague el microelectrodo Au con agua desionizada, insértelo en un vial de vidrio que contenga 15 ml de etanol absoluto (grado LR) y ultrasonido durante 2 min.</li>
	<li>Enjuague el microelectrodo Au con etanol y agua y vuelva a ultrasonicarlo durante 4 minutos en agua desionizada para eliminar el exceso de alúmina de la superficie del electrodo.</li>
	<li>Finalmente, elimine las impurezas adicionales ciclando en 0.5 M H2SO4 para 20 segmentos entre potenciales de 0.4 y 1.6 V (vs. Ag / AgCl) a una velocidad de escaneo de 50 mV / s. 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 se limpie el electrodo en H2SO4.</li>
</ol>3. Técnica de voltamperometría cíclica
<ol><li>Utilizar un potenciostato adecuado para ejecutar CV como técnica electroquímica de interés.</li>
	<li>Encienda el potenciostato y la computadora conectada a él. Asegúrese de que el sistema esté conectado.</li>
	<li>Para probar la comunicación entre la computadora y el instrumento, inicie el software y encienda el instrumento. Utilice el comando Prueba de hardware en el menú Configuración . Si aparece un error link failed , compruebe la configuración de conexión y puerto.</li>
	<li>Abra el software potenciostato en el equipo y, en el menú Configuración, elija Técnica. En la ventana de apertura, elija la voltamperometría cíclica (CV). Una vez más, vuelva al menú Configuración y haga clic en Parámetros para ingresar los parámetros experimentales para la ejecución del CV.<ol>
<li>Utilice los siguientes parámetros CV para ejecutar la electropolimerización PEDOT en un electrolito orgánico en el microelectrodo Au desnudo: potencial inicial: -0.3 V, potencial final: -0.3 V, alto potencial: 1.2 V, número de segmentos: 8, velocidades de escaneo: 100 mV / s, dirección: positivo.</li>
		<li>Utilice los siguientes parámetros CV para ejecutar la electropolimerización PEDOT en un electrolito acuoso/ACN en el microelectrodo Au desnudo: potencial inicial: -0.3 V, potencial final: -0.3 V, alto potencial: 1.2 V, número de segmentos: 20, velocidades de escaneo: 100 mV/s, dirección: positivo.</li>
		<li>Utilice los siguientes parámetros CV para ejecutar el paso de aclimatación del microelectrodo Au modificado orgánicamente por PEDOT: potencial inicial: -0.2 V, potencial final: -0.2 V, alto potencial: 0.8 V, número de segmentos: 20, velocidades de escaneo: 100 mV / s, dirección: positivo.</li>
		<li>Utilice los siguientes parámetros CV para soluciones estándar de UA y tampón de fosfato (pH 6.6) con el microelectrodo Au desnudo: potencial inicial: 0 V, potencial final: 0 V, potencial alto: 1 V, número de segmentos: 2, tasas de escaneo: 100 mV / s y dirección: positivo.</li>
		<li>Utilice los siguientes parámetros CV para soluciones estándar de UA y tampón de fosfato (pH 6.6) en el microelectrodo Au modificado orgánicamente y modificado por PEDOT: potencial inicial: 0 V, potencial final: 0 V, alto potencial: 0.6 V, número de segmentos: 2, velocidades de escaneo: 100 mV / s y dirección: positiva.</li>
		<li>Utilice los siguientes parámetros CV para las muestras de leche y el tampón de fosfato (pH 6.6) en el microelectrodo Au modificado orgánicamente, modificado con PEDOT: potencial inicial: 0 V, potencial final: 0 V, alto potencial: 0.8 V, número de segmentos: 2, tasas de escaneo: 100 mV / s, dirección: positivo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Prepare tres configuraciones de electrodos en una celda electroquímica de vidrio, incluido un electrodo de trabajo (microelectrodo Au (diámetro de 10 μm)), un electrodo de referencia (por ejemplo, cloruro de plata / plata (Ag / AgCl) en cloruro de sodio de 3 M (NaCl) y un electrodo de contador de alambre de platino.</li>
	<li>Pase estos electrodos limpios y secos a través de los orificios de un soporte de electrodo conectado a un soporte. Luego, coloque el soporte sobre la celda electroquímica para insertar los electrodos en la solución o muestra objetivo.</li>
	<li>Asegúrese de que no haya burbujas en las superficies de los electrodos.<ol>
<li>Si hay burbujas, retire los electrodos, enjuague con agua desionizada nuevamente y seque con un pañuelo desechable. Coloque los electrodos de nuevo en el soporte del soporte y en la solución.</li>
		<li>Si hay burbujas alrededor del electrodo de referencia, toque la punta suavemente.</li>
		<li>Si hay burbujas alrededor del contraelectrodo después de que comience a funcionar, limpie el contraelectrodo. Si el escaneo CV se vuelve ruidoso, limpie la superficie del electrodo y verifique las conexiones, los cables y los clips del sistema.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Asegúrese de que las tres conexiones de cable para electrodos de referencia, de trabajo y de contador estén conectadas correctamente y, a continuación, inicie el experimento haciendo clic en Ejecutar en la parte inferior.</li>
	<li>Ejecute todos los experimentos a temperatura ambiente. Para muestras de leche, deje que la temperatura de las muestras de leche alcance la temperatura ambiente antes de ejecutar CV.</li>
</ol>4. Recopilación y análisis de datos
<ol><li>Después de ejecutar CV, guarde los datos en el formato deseado (CSV o Bin) en una carpeta y, a continuación, utilice una memoria USB para recopilarlos. Analice los datos utilizando el software adecuado. Convierta archivos CSV a hojas de cálculo para facilitar el análisis. NOTA: Si los datos se guardan en el formato de un archivo binario, conviértalos al formato de coma de texto antes de la recopilación de datos en una memoria USB.</li>
	<li>Para analizar el CV de las muestras de leche, reste el CV de la leche del CV de fondo (es decir, CV del tampón de fosfato (pH 6.6) tomado antes de ejecutar cada muestra de leche) para producir curvas debido a la oxidación del perfil de la leche.</li>
</ol>5. Técnicas para caracterizar PEDOT
<ol><li>Utilice un tipo específico de SEM de alto rendimiento para caracterizar las capas PEDOT hechas en diferentes electrolitos. NOTA: Aquí, se utilizó FEI Quanta 200 ESEM FEG; está equipado con una pistola de emisión de campo Schottky (FEG) para una mejor resolución espacial. Este instrumento proporciona diferentes modos de trabajo, como los modos SEM de alto vacío, bajo vacío y ambiental, y está equipado con un detector SiLi (Litio a la deriva) Super Ultra-Thin Window EDS.</li>
	<li>Compruebe la morfología superficial de los microelectrodos Au (PEDOT-Au) desnudos y modificados por PEDOT mediante SEM después de la electropolimerización de PEDOT en soluciones orgánicas y acuosas. Realizar la electropolimerización PEDOT en microelectrodos Au desnudos en soluciones acuosas/ACN y orgánicas inmediatamente antes de verificarlos por SEM.</li>
	<li>Coloque los electrodos recién preparados (un microelectrodo Au desnudo y dos de los microelectrodos PEDOT-Au) en el escenario SEM horizontalmente, con su cabeza sobre el escenario en un cierto ángulo.</li>
</ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El método CV permite la medición rápida y sencilla de diferentes analitos en alimentos, vino y bebidas, extractos de plantas e incluso muestras biológicas. Esta técnica produce una amplia variedad de datos, incluidos los potenciales máximos de oxidación / reducción, los valores de corriente máxima del analito objetivo (proporcionales a la concentración) y todos los demás valores actuales y potenciales después de cada ejecución CV. Aunque el uso de CV es relativamente fácil, los datos recopilados a veces deben convertirse...

Los polímeros conductores de electricidad son materiales orgánicos ampliamente utilizados en dispositivos bioelectrónicos para mejorar las interfaces. Al igual que los polímeros convencionales, los polímeros conductores son fáciles de sintetizar y flexibles durante el procesamiento1. Los polímeros conductores se pueden sintetizar utilizando métodos químicos y electroquímicos; sin embargo, los enfoques de síntesis electroquímica son particularmente favorables. Esto se debe principalmente a su capacidad para formar películas delgadas, permitir el dopaje simultáneo, capturar moléculas en el polímero conductor y, lo más importante, la simplicidad del proceso de síntesis1. Además, los polímeros conductores forman nanoestructuras uniformes, fibrosas y llenas de baches, firmemente adheridas a la superficie del electrodo, lo que aumenta el área de superficie activa del electrodo2.
En la década de 1980, se desarrollaron ciertos poliheterociclos, como el polipirrol, la polianilina, el politiofeno y el PEDOT, que mostraron buena conductividad, facilidad de síntesis y estabilidad 3,4. Aunque el polipirrol se entiende mejor que otros polímeros (por ejemplo, derivados del politiofeno), es propenso a la oxidación irreversible5. Así, pedot tiene ciertas ventajas sobre el resto ya que tiene un estado oxidativo mucho más estable y conserva el 89% de su conductividad frente al polipirrol en condiciones similares6. Además, PEDOT es conocido por su alta electroconductividad (~500 S/cm) y una brecha de banda moderada (es decir, las brechas de banda o brechas de energía son regiones sin carga y se refieren a la diferencia de energía entre la parte superior de una banda de valencia y la parte inferior de una banda de conducción)7.
Además, PEDOT tiene propiedades electroquímicas, necesita potenciales más bajos para ser oxidado y es más estable en el tiempo que el polipirrol después de ser sintetizado7. También tiene una buena transparencia óptica, lo que significa que su coeficiente de absorción óptica, especialmente en forma de sulfonato de poliestireno PEDOT (PEDOT-PSS), se encuentra en la región visible del espectro electromagnético a 400-700 nm7. En la formación electroquímica de PEDOT, los monómeros EDOT se oxidan en el electrodo de trabajo para formar cationes radicales, que reaccionan con otros cationes radicales o monómeros para crear cadenas PEDOT que se depositan en la superficie del electrodo1.
Diferentes factores de control están involucrados en la formación electroquímica de las películas de PEDOT, como el electrolito, el tipo de electrolito, la configuración del electrodo, el tiempo de deposición, el tipo de dopante y la temperatura del disolvente1 PeDOT se puede generar electroquímicamente pasando la corriente a través de una solución de electrolito apropiada. Se pueden utilizar diferentes electrolitos como líquidos acuosos (por ejemplo, PEDOT-PSS), orgánicos (por ejemplo, PC, acetonitrilo) e iónicos (por ejemplo, tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazolio (BMIMBF4))8.
Una de las ventajas de los recubrimientos PEDOT es que puede disminuir significativamente la impedancia de un electrodo Au en el rango de frecuencia de 1 kHz en dos o tres órdenes de magnitud, lo que hace que sea útil aumentar la sensibilidad de la detección electroquímica directa de la actividad neuronal9. Además, la capacidad de almacenamiento de carga de los electrodos modificados con PEDOT aumenta y da como resultado respuestas potenciales más rápidas y más bajas cuando la carga de estimulación se transfiere a través de PEDOT10. Además, cuando el sulfonato de poliestireno (PSS) se utiliza como dopante para la formación de PEDOT en matrices de microelectrodos Au, crea una superficie rugosa y porosa con una alta área de superficie activa, menor impedancia de interfaz y mayor capacidad de inyección de carga11. Para el paso de electropolimerización, EDOT-PSS generalmente hace una dispersión en un electrolito acuoso.
Sin embargo, EDOT es soluble en cloroformo, acetona, ACN y otros solventes orgánicos como PC. Por lo tanto, en este estudio, se utilizó una mezcla de agua con un pequeño volumen de ACN en una proporción de 10: 1 para hacer una solución EDOT soluble antes de que comience la electropolimerización. El propósito de usar este electrolito acuoso es omitir el paso de aclimatación en la preparación del microelectrodo modificado con PEDOT y acortar los pasos. El otro electrolito orgánico utilizado para comparar con el electrolito acuoso/ACN es el PC. Ambos electrolitos contienen LiClO4 como dopante para ayudar a oxidar el monómero EDOT y formar el polímero PEDOT.
Los microelectrodos son electrodos de trabajo voltamétricos con diámetros más pequeños que los macroelectrodos, aproximadamente decenas de micrómetros o menos de dimensión. Sus ventajas sobre los macroelectrodos incluyen un transporte de masa mejorado desde la solución hacia la superficie del electrodo, generando una señal de estado estacionario, una menor caída de potencial óhmico, una menor capacitancia de doble capa y una mayor relación señal-ruido12. Al igual que todos los electrodos sólidos, los microelectrodos deben acondicionarse antes del análisis. La técnica de pretratamiento o activación adecuada es el pulido mecánico para obtener una superficie lisa, seguido de un paso de acondicionamiento electroquímico o químico, como el ciclo de potencial en un rango particular en un electrolito adecuado13.
CV se utiliza muy comúnmente en la polimerización electroquímica de PEDOT mediante la inserción de electrodos en una solución de monómero que implica un disolvente adecuado y un electrolito dopante. Esta técnica electroquímica es beneficiosa para proporcionar información de dirección, como la reversibilidad de los procesos de dopaje de polímeros conductores y el número de electrones transferidos, los coeficientes de difusión de los analitos y la formación de productos de reacción. Este artículo describe cómo dos electrolitos diferentes utilizados para la electropolimerización de PEDOT pueden generar películas delgadas de nanoestructura con una aplicación de detección potencial que depende de la morfología y otras propiedades intrínsecas.

<table><tbody><tr><td>Acetonitrilo</td><td>Baker analizado HPLC Ultra Gradient Solvent</td><td>75-05-8</td><td></td></tr><tr><td>Almohadilla de pulido de alúmina</td> de grado HPLC <td>BASi, EE. UU.</td><td>MF-1040</td><td>color tostado/aterciopelado</td></tr><tr><td>Leche con chocolate belga</td><td>Compañía láctea del valle de Puhoi, Auckland, NZ_</td><td></td><td>Compre en un supermercado local</td></tr><tr><td>Leche de caramelo / chocolate blanco</td><td>Compañía láctea del valle de Puhoi, Auckland, NZ_</td><td></td><td>Compre en supermercado local</td></tr><tr><td>CH</td><td>instrumento CH instruments, Inc. USA</td><td>_</td><td>Modelo CHI660E</td></tr><tr><td>Contraelectrodo</td><td>BASi, USA</td><td>MW-1032</td><td>Alambre de platino de 7,5 cm de largo (0,5 mm de diámetro) electrodo auxiliar/contraelectrodo, pureza del 99,95%</td></tr><tr><td>Hidrogenofosfato disódico (Na2HPO4, 2H2O)</td><td>Scharlau Chemie SA, Barcelona, España</td><td>10028-24-7</td><td>Peso 17,8 g</td></tr><tr><td>Botella DURAN</td><td>Universidad de Auckland</td><td>_</td><td>Los artículos de vidrio se fabricaron localmente en la Universidad de Auckland</td></tr><tr><td>Célula electroquímica</td><td>BASi, EE. UU</td>. <td>MF-1208</td><td>&nbsp; 5-15 mL volumen, vidrio</td></tr><tr><td>Pulido de electrodo Suspensión de alúmina</td><td>BASi, EE. UU.</td><td>CF-1050</td><td>7 mL de 0.05 &micro; m tamaño de partícula pulido de alúmina</td></tr><tr><td>Leche espresso</td><td>Puhoi Valley dairy company, Auckland, NZ</td><td>_</td><td>Compre en el supermercado local</td></tr><tr><td>3,4-etilendioxitiofeno (EDOT), 97%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>126213-50-1</td><td>Tome 10.68 &mu; L de la botella</td></tr><tr><td>FEI ESEM Quanta 200 FEG</td><td>USA</td><td>_</td><td>SEM equipado con una pistola de emisión de campo Schottky (FEG) para una resolución espacial óptima. El instrumento se puede utilizar en modo de alto vacío (HV), modo de bajo vacío (LV) y el llamado modo ESEM (Environmental SEM).</td></tr><tr><td>Microelectrodo de oro</td><td>BASi, EE. UU</td><td>. MF-2006</td><td>Electrodo de trabajo (10 &mu; m de diámetro)</td></tr><tr><td>Perclorato de litio, reactivo ACS, &ge; 95%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7791-03-9</td><td>Hacer 0.1 M solución</td></tr><tr><td>Micropipetas</td><td>Eppendorf</td><td>_</td><td>10-100 &mu; L y 100-1000 volúmenes</td></tr><tr><td>MilliQ agua</td><td>Thermo Scientific, USA</td><td>_</td><td>18.2 M&Omega;/cm a 25&grados; C, sistema de purificación de agua de diamante Barnstead Nanopure</td></tr><tr><td>Carbonato de propileno, anhidro, 99.7%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>108-32-7</td><td>Tome 20 mL de la botella</td></tr><tr><td>Electrodo de referencia</td><td>BASi, EE. UU.</td><td>MF-2052</td><td>Electrodo de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl) que se debe mantener en cloruro de sodio 3</td></tr><tr><td>M Placa de pulido de vidrio de repuesto</td><td>BASi, EE. UU</td>. <td>MF-2128 Placa de</td><td>vidrio como soporte para colocar la almohadilla de pulido en ella</td></tr><tr><td>Fosfato de dihidrógeno de sodio&nbsp; (NaH2PO4, 1H2O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>10049-21-5</td><td>Peso 13,8 g</td></tr><tr><td>Perlas de hidróxido de sodio, AR</td><td>ECP-Reactivo analítico</td><td>1310-73-2</td><td>Hacer solución de 0,1 M</td></tr><tr><td>Perclorato de sodio, reactivo ACS, &ge; 98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7601-89-0</td><td>Hacer solución de 0,1 M</td></tr><tr><td>Ácido sulfúrico (98%)</td><td>Merck</td><td>7664-93-9</td><td>Hacer solución de 0,5 M</td></tr><tr><td>Ácido úrico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>69-93-2</td><td>Hacer solución de 1 mM</td></tr><tr><td>Leche entera</td><td>Anchor dairy company, Auckland, NZ</td><td></td><td>Leche de tapa azul, comprar en el supermercado local</td></tr></tbody></table>

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

Electrochemical Preparation of Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene) Layers on Gold Microelectrodes for Uric Acid-Sensing Applications

Se describen dos métodos diferentes para la síntesis de poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) en electrodos de oro, utilizando la electropolimerización del monómero de 3,4-etilendioxitiofeno (EDOT) en una solución acuosa y orgánica. Se utilizó la voltamperometría cíclica (CV) en la síntesis de capas delgadas de PEDOT. El perclorato de litio (LiClO4) se utilizó como dopante en sistemas de disolventes acuosos (acuosos/acetonitrilo (ACN)) y orgánicos (carbonato de propileno (PC)). Después de que se creó la capa PEDOT en el sistema orgánico, la superficie del electrodo se aclimató mediante ciclos sucesivos en una solución acuosa para su uso como sensor para muestras acuosas. 
El uso de un método de electropolimerización a base acuosa tiene el beneficio potencial de eliminar el paso de aclimatación para tener un tiempo de preparación del sensor más corto. Aunque el método acuoso es más económico y respetuoso con el medio ambiente que el método de disolvente orgánico, se obtiene una formación superior de PEDOT en la solución orgánica. Las superficies de electrodos PEDOT resultantes se caracterizaron por microscopía electrónica de barrido (SEM), que mostró el crecimiento constante de PEDOT durante la electropolimerización a partir de la solución orgánica de PC, con un rápido crecimiento de tipo fractal en microelectrodos de oro (Au).

La voltamperometría cíclica es una técnica fácil para formar una capa delgada de PEDOT en una superficie de microelectrodo Au para aumentar la conductividad y la sensibilidad del electrodo durante la detección electroquímica de analitos objetivo. Este protocolo demuestra el método de electropolimerización de 0,1 M de EDOT a partir de una solución orgánica en comparación con 0,01 M de EDOT de una solución acuosa de electrolitos. La ejecución de 10 ciclos en solución acuosa/ACN da como resultado un crecimiento moderado de ...

Describimos sistemas de disolventes acuosos y orgánicos para la electropolimerización de poli(3,4-etilendioxitiofeno) para crear capas delgadas en la superficie de microelectrodos de oro, que se utilizan para detectar analitos de bajo peso molecular.

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

Two different methods for the synthesis of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) on gold electrodes are described, using electropolymerization of ...

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.

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Investigación

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Chemistry

Química

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

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