Preparazione elettrochimica di strati di poli(3,4-etilenediossitiofene) su microelettrodi d'oro per applicazioni di rilevamento dell'acido urico

Modificando la superficie del microelettrodo d'oro con un sottile strato di PEDOT realizzato in un solvente organico, possiamo ottenere una superficie più elevata e aumentare la sensibilità del sensore. La procedura del microelettrodo è una rapida analisi degli antiossidanti in vari mezzi. Questo può essere applicato a diversi contesti, che vanno dal monitoraggio delle bevande fino a una valutazione immediata dello stato dei pazienti ospedalizzati.

Utilizzare un potenziostato adatto per eseguire la voltammetria ciclica come tecnica elettrochimica di interesse. Accendere il potenziostato e il computer ad esso collegato. Per verificare la comunicazione tra il computer e lo strumento, avviare il software, quindi nel menu di configurazione selezionare il comando di test hardware.

Dopo aver sentito alcuni suoni dal potenziostato, i risultati del test hardware vengono mostrati in una finestra separata. Fare clic su OK e continuare a eseguire l'esperimento. A volte, facendo clic sul comando test hardware, viene visualizzato un errore di collegamento non riuscito.

Controllare le impostazioni di connessione e porta. Dopo aver testato le connessioni, fare clic sul menu di configurazione, scegliere la tecnica e, dalla finestra di apertura, scegliere il metodo di voltammetria ciclica. Quindi tornare al menu di configurazione e fare clic su parametri per inserire i parametri sperimentali appropriati.

Ad esempio, per eseguire l'elettropolimerizzazione EDOT molare 0,1 in un elettrolita organico sul microelettrodo in oro nudo, impostare il potenziale iniziale su negativo 0,3 volt, il potenziale finale su negativo 0,3 volt, alto potenziale a 1,2 volt, numero di segmenti a otto, velocità di scansione a 100 millivolt al secondo e direzione positiva. Dopo aver inserito i parametri di voltammetria ciclica appropriati, preparare tre configurazioni di elettrodi in una cella elettrochimica di vetro, tra cui un elettrodo funzionante, un elettrodo di riferimento e un elettrodo contatore di filo di platino. Passare questi elettrodi puliti e asciugati attraverso i fori di un supporto per elettrodi collegato a un supporto, quindi posizionare il supporto sopra la cella elettrochimica per inserire gli elettrodi nella soluzione o nel campione di destinazione.

Assicurarsi che non vi siano bolle sulle superfici dell'elettrodo. Se ci sono bolle, rimuovere gli elettrodi, sciacquarli nuovamente con acqua deionizzata e asciugare con un fazzoletto. Quindi riposizionare gli elettrodi nel supporto del supporto e nella soluzione.

Se ci sono bolle intorno all'elettrodo di riferimento, toccare delicatamente la punta. Se ci sono bolle intorno al controelettrodo dopo aver avviato la scansione, pulire il controelettrodo. Se la scansione voltammetrica ciclica diventa rumorosa, pulire la superficie dell'elettrodo e controllare le connessioni, i fili e le clip del sistema.

Dopo esserti assicurato che tutti e tre i collegamenti a filo per gli elettrodi di riferimento, di lavoro e di controelettrodi siano collegati correttamente, avvia l'esperimento facendo clic su Esegui. Per pretrattare il microelettrodo d'oro, lucidarlo per 30 secondi con Alumina Slurry su un tampone lucidante in allumina posto su una piastra di lucidatura del vetro applicando movimenti circolari e a forma di otto mani, quindi risciacquare il microelettrodo con acqua deionizzata. Inseriscilo in un vile di vetro contenente 15 millilitri di etanolo assoluto e ultrasuoni per due minuti.

Quindi, sciacquare il microelettrodo con etanolo e acqua e farlo nuovamente per quattro minuti in acqua deionizzata per rimuovere l'eccesso di allumina dalla superficie dell'elettrodo. Infine, rimuovere ulteriori impurità ciclicamente in acido solforico molare 0,5 per 20 segmenti tra potenziali negativi di 0,4 e positivi di 1,6 volt a una velocità di scansione di 50 millivolt al secondo. Assicurarsi che ci siano due picchi chiari dovuti alla formazione e alla riduzione dell'ossido d'oro a potenziali anodici e catodici coerenti ogni volta che l'elettrodo viene pulito in acido solforico.

Per preparare 0,1 EDOT molare in una soluzione organica, trasferire prima un millilitro della soluzione di perclorato di litio molare 0,1 preparata in una cella elettrochimica. Quindi, utilizzando una micropipetta, aggiungere 10,68 microlitri del monomero EDOT alla cella elettrochimica. Per elettropolimerizzare EDOT sulla superficie del microelettrodo in oro nudo, inserire tutte le configurazioni degli elettrodi nella soluzione ed eseguire la voltammetria ciclica.

Quindi utilizzando la microscopia elettronica a scansione, caratterizzare la superficie di questo elettrodo modificato. Risciacquare gli elettrodi con acqua deionizzata e asciugarli con un fazzoletto. Quindi, per utilizzare questo microelettrodo d'oro modificato PEDOT per scopi di rilevamento, acclimatare la sua superficie a una soluzione acquosa immergendo l'elettrodo in una soluzione di perclorato di sodio molare 0,1 ed eseguendo scansioni voltammetriche cicliche.

Quindi, dopo il risciacquo con acqua deionizzata, immergere questo microelettrodo organicamente modificato e acclimatato peDOT in una soluzione tampone fosfato ed eseguire la voltammetria ciclica per generare una scansione di fondo. Infine, estrarre l'elettrodo dalla soluzione tampone e senza risciacquare, inserirlo immediatamente in soluzioni di acido urico o latte per eseguire scansioni voltammetriche cicliche. Successivamente, per preparare 0,01 EDOT molare in una soluzione acquosa di acetonitrile, utilizzare una micropipetta e aggiungere 10,68 microlitri di EDOT a un millilitro di acetonitrile in una fiala di vetro, quindi aggiungere nove millilitri di acqua deionizzata al flaconcino per preparare 10 millilitri di soluzione EDOT molare 0,01.

Aggiungere 110 milligrammi di polvere di perclorato di litio alla soluzione EDOT preparata per ottenere una soluzione di perclorato di litio molare 0,1 e mescolare delicatamente. Trasferire la soluzione preparata nella cella elettrochimica. Inserire gli elettrodi nella soluzione acquosa di acetonitrile ed elettropolimerizzare 0,01 molare EDOT sulla superficie dell'elettrodo eseguendo voltammetria ciclica, quindi caratterizzare la superficie di questo elettrodo modificato mediante microscopia elettronica a scansione.

L'analisi del contenuto di acido urico nel latte fresco normale utilizzando il sensore PEDOT sintetizzato nella soluzione organica ha portato a una corrente di picco anodica di 28,4 nano ampere a 0,35 volt, che equivale a una concentrazione di 82,7 micromoli. Il secondo grande picco di ossidazione nella scansione voltammetrica ciclica del latte normale a 0,65 volt è correlato a composti ossidabili tra cui aminoacidi elettroattivi come cisteina, triptofano e tirosina. Le scansioni voltammetriche cicliche ottenute per campioni di latte al caramello e cioccolato bianco mostrano un chiaro picco a 0,36 volt per l'acido urico, insieme a un picco aggiuntivo a 0,5 volt che può essere correlato alla presenza di acido vanillico, uno degli ingredienti del latte aromatizzato.

La voltammetria ciclica del campione belga di latte al cioccolato mostra un picco di ossidazione della catechina a 0,26 volt e un picco di riduzione della catechina a 0,22 volt. La corrente di picco di 0,3 volt che appare come un picco acuto alla coda del picco di catechina è dovuta all'ossidazione dell'acido urico. La voltammetria ciclica del campione di latte espresso colombiano mostra ampie correnti di picco anodiche e catodiche rispettivamente a 0,35 volt e 0,23 volt a causa dei principali antiossidanti fenolici nel caffè, vale a dire gli acidi clorogenico e caffeico.

La pulizia e la perturazione dell'elettrodo è la parte più importante di questo esperimento che può influenzare i segnali di corrente ottenuti. È necessaria un'analisi più dettagliata dei composti antiossidanti, quindi possiamo rivolgerci a metodi cromatografici come LCMS. Tuttavia, questo richiede molto tempo e non è necessario per ogni campione.