Электрохимическое получение слоев поли(3,4-этилендиокситиофена) на микроэлектродах золота для применения в мочевыводящей кислоте

Модифицируя поверхность микроэлектрода золота тонким слоем PEDOT, изготовленным в органическом растворителе, мы можем получить более высокую площадь поверхности и повысить чувствительность датчика. Процедура микроэлектрода представляет собой экспресс-анализ антиоксидантов в различных средах. Это может быть применено к различным контекстам, начиная от мониторинга напитков и заканчивая немедленной оценкой состояния госпитализированных пациентов.

Используйте подходящий потенциостат для выполнения циклической вольтамперометрии в качестве электрохимического метода, представляющего интерес. Включите потенциостат и подключенный к нему компьютер. Чтобы проверить связь между компьютером и прибором, запустите программное обеспечение, затем в меню настройки выберите команду hardware test.

Услышав некоторые звуки от потенциостата, результаты аппаратного теста отображаются в отдельном окне. Нажмите кнопку ОК и продолжите выполнение эксперимента. Иногда при нажатии команды hardware test появляется ошибка сбоя ссылки.

Проверьте настройки подключения и порта. После тестирования соединений нажмите на меню настроек, выберите технику, а из открывающегося окна выберите метод циклической вольтамперометрии. Затем вернитесь в меню настроек и нажмите на параметры, чтобы ввести соответствующие экспериментальные параметры.

Например, запустить 0,1 молярную электрополимеризацию ЭДОТ в органическом электролите на голом микроэлектроде золота, установить начальный потенциал на отрицательные 0,3 вольта, конечный потенциал на отрицательные 0,3 вольта, высокий потенциал на 1,2 вольта, число сегментов на восемь, скорость сканирования до 100 милливольт в секунду и направление на положительное. После ввода соответствующих параметров циклической вольтамперометрии подготовьте три электродные установки в стеклянной электрохимической ячейке, включая рабочий электрод, электрод сравнения и электрод счетчика из платиновой проволоки. Пропустите эти чистые и высушенные электроды через отверстия держателя электрода, прикрепленного к подставке, затем поместите держатель над электрохимической ячейкой, чтобы вставить электроды в целевой раствор или образец.

Убедитесь, что на поверхностях электродов нет пузырьков. Если есть пузырьки, удалите электроды, снова промойте их деионизированной водой и высушите тканью. Затем поместите электроды обратно в держатель подставки и в раствор.

Если вокруг опорного электрода есть пузырьки, осторожно постучите по наконечнику. Если после начала сканирования вокруг контрэлектрода есть пузырьки, очистите контрэлектрод. Если циклическое вольтамперометрическое сканирование становится шумным, очистите поверхность электрода и проверьте соединения системы, провода и зажимы.

Убедившись, что все три проводных соединения для опорных, рабочих и встречных электродов правильно подключены, начните эксперимент, нажав кнопку «Прогон». Чтобы предварительно обработать микроэлектрод золота, полируйте его в течение 30 секунд глиноземной суспензией на полировальной прокладке из глинозема, помещенной на стеклянную полировальную пластину, применяя круговые и восьмиобразные движения рук, затем промойте микроэлектрод деионизированной водой. Вставьте его в стеклянную мерзость, содержащую 15 миллилитров абсолютного этанола и ультразвука в течение двух минут.

Затем промыть микроэлектрод этанолом и водой и снова ультразвуком в течение четырех минут в деионизированной воде, чтобы удалить избыток глинозема с поверхности электрода. Наконец, удалите дополнительные примеси путем циклического включения 0,5 молярной серной кислоты в течение 20 сегментов между отрицательными 0,4 и положительными потенциалами 1,6 вольт со скоростью сканирования 50 милливольт в секунду. Убедитесь, что есть два четких пика из-за образования и восстановления оксида золота при последовательных анодных и катодных потенциалах каждый раз, когда электрод очищается в серной кислоте.

Для приготовления 0,1 молярного ЭДОТ в органическом растворе сначала переложите один миллилитр приготовленного 0,1 молярного раствора перхлората лития в электрохимическую ячейку. Затем, используя микропипетку, добавьте 10,68 микролитра мономера EDOT в электрохимическую ячейку. Чтобы электрополимеризовать EDOT на поверхности микроэлектрода голого золота, вставьте все электродные установки в раствор и запустите циклическую вольтамперометрию.

Затем с помощью сканирующей электронной микроскопии охарактеризуйте поверхность этого модифицированного электрода. Промойте электроды деионизированной водой и высушите их салфеткой. Затем, чтобы использовать этот модифицированный микроэлектрод золота PEDOT для чувствительных целей, акклиматизируйте его поверхность к водному раствору, погружая электрод в 0,1-молярный раствор перхлората натрия и выполняя циклическое вольтамперометрическое сканирование.

Затем, после промывки деионизированной водой, погрузите этот органически модифицированный PEDOT и акклиматизированный микроэлектрод в фосфатный буферный раствор и запустите циклическую вольтамперметрию для создания фонового сканирования. Наконец, выньте электрод из буферного раствора и, не промывая, немедленно вставьте его в растворы мочевой кислоты или молока для проведения циклического вольтамперометрического сканирования. Далее, чтобы приготовить 0,01 молярного ЭДОТ в водном растворе ацетонитрила, используют микропипетку и добавляют 10,68 микролитра ЭДОТ к одному миллилитру ацетонитрила в стеклянном флаконе, затем добавляют в флакон девять миллилитров деионизированной воды для приготовления 10 миллилитров 0,01 молярного раствора ЭДОТ.

Добавьте 110 миллиграммов порошка перхлората лития в приготовленный раствор EDOT для получения 0,1 молярного раствора перхлората лития и аккуратно перемешайте. Перенесите приготовленный раствор в электрохимическую ячейку. Вводят электроды в водный раствор ацетонитрилов и электрополимеризуют 0,01 молярного ЭДОТ на поверхности электрода путем проведения циклической вольтамперометрии, затем характеризуют поверхность этого модифицированного электрода путем сканирующей электронной микроскопии.

Анализ содержания мочевой кислоты в обычном свежем молоке с помощью датчика PEDOT, синтезированного в органическом растворе, привел к получению анодного пикового тока 28,4 наноампер при 0,35 вольт, что эквивалентно концентрации 82,7 мкмоль. Второй большой пик окисления при циклическом вольтамперометрическом сканировании обычного молока при 0,65 вольт связан с окисляемыми соединениями, включая электроактивные аминокислоты, такие как цистеин, триптофан и тирозин. Циклические вольтамперометрические сканирования, полученные для образцов молока карамели и белого шоколада, показывают четкий пик в 0,36 вольт для мочевой кислоты, а также дополнительный пик в 0,5 вольта, который может быть связан с присутствием ванильной кислоты, одного из ингредиентов ароматизированного молока.

Циклическая вольтамперометрия образца бельгийского шоколадного молока демонстрирует пик окисления катехина при 0,26 вольта и пик восстановления катехина при 0,22 вольта. Пиковый ток в 0,3 вольта, появляющийся как резкий пик в хвосте пика катехина, обусловлен окислением мочевой кислоты. Циклическая вольтамперометрия колумбийского образца молока эспрессо демонстрирует широкие анодные и катодные пиковые токи при 0,35 вольт и 0,23 вольта соответственно из-за основных фенольных антиоксидантов в кофе, а именно хлорогеновой и кофейной кислот.

Очистка и возмущение электрода является наиболее важной частью этого эксперимента, которая может влиять на полученные токовые сигналы. Чем более подробный анализ антиоксидантных соединений необходим, то можно обратиться к хроматографическим методам, таким как LCMS. Однако это отнимает много времени и не требуется для каждого образца.