Диссертация (1150129)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиМУРАТОВАИрина СергеевнаЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯНЕЙРОТРАНСМИТТЕРОВСпециальность 02.00.04 – физическая химияДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:доктор химических наук, профессорМихельсон Константин НиколаевичСанкт-Петербург2016ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................
4ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ О ДОФАМИНЕ И СЕНСОРАХДЛЯ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ .............................................................................................. 7I.1. Общая характеристика нейротрансмиттеров (нейромедиаторов) ...................... 7I.2. Химические сенсоры................................................................................................ 9I.3. Cенсоры для определения дофамина ...................................................................
10I.4. Электрохимические сенсоры и теоретические основы их применения ........... 22I.4.1. Ионоселективные электроды и принципы потенциометрическихизмерений ......................................................................................................................... 22I.4.1.1. Принципы конструирования и применения сенсорных блоковклинических анализаторов .............................................................................................
25I.4.1.2. Электрод сравнения ................................................................................... 28I.4.2. Резистометрические сенсоры и принципы резистометрических измерений........................................................................................................................................... 32I.4.3. Вольтамперометрические сенсоры и принципы вольтамперометрическихизмерений .........................................................................................................................
34I.4.3.1. Циклическая вольтамперометрия с линейной разверткой потенциала 35I.4.3.2. Закономерности диффузии в случае «макро» и «микро» электродов .. 37I.4.3.3. Дифференциальная импульсная вольтамперометрия ............................ 42I.4.3.4. Хроноамперометрия .................................................................................. 43I.4.4. Электрохимический импеданс ........................................................................ 45I.5.
Цель и задачи работы............................................................................................. 47ГЛАВА II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА ................................................................ 49II.1. Реактивы и материалы .......................................................................................... 49II.2. Оборудование ........................................................................................................ 51II.3.
Приготовление мембранных коктейлей ............................................................. 54ГЛАВА III. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ ............................................... 56III.1. Изготовление проточной потенциометрической ячейки ................................ 56III.2. Проточная мультисенсорная потенциометрическая ячейка с выноснымэлектродом сравнения .....................................................................................................
56III.3. Проточная мультисенсорная потенциометрическая ячейка с полимернымэлектродом сравнения ..................................................................................................... 64ГЛАВА IV. РЕЗИСТОМЕТРИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ ................................................... 69IV.1.
Изготовление резистометрических сенсоров ................................................... 69IV.1.1. Синтез золотых нанопроволок ..................................................................... 69IV.1.2. Изготовление электродов (чипов) ............................................................... 72IV.1.3. Изготовление микрофлюидного канала ...................................................... 75IV.1.4.
Способы нанесения золотых нанопроволок на электроды ....................... 76IV.1.4.1. Способ 1: нанесение золотых нанопроволок на электроды с помощьюмикрофлюидного канала................................................................................................. 762IV.1.4.2. Способ 2: прямой синтез золотых нанопроволок на электродах .......
82IV.1.5. Вольтамперная характеристика нанопроволок .......................................... 83IV.2. Чувствительность хемирезистора, основанного на ультратонких золотыхнанопроволоках, к галогенидам и пиридину ................................................................ 84IV.3. Чувствительность хемирезистора, основанного на ультратонких золотыхнанопроволоках, к дофамину .........................................................................................
89ГЛАВА V. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИИ МАССИВА УЛЬТРАТОНКИХЗОЛОТЫХ НАНОПРОВОЛОК ..................................................................................... 96ГЛАВА VI. ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКИЕ СЕНСОРЫ ..................................... 106VI.1. Изготовление вольтамперометрических сенсоров ........................................ 106VI.2. Результаты исследований с печатными золотыми «макро» электродами вячейке большого объема ...............................................................................................
107VI.3. Золотые «макро» электроды в ячейках типа «бочонок» ............................... 111VI.4. Выявление лимитирующей стадии процесса окисления дофамина ............ 121VI.5. Измерения с массивами «микро» электродов ................................................ 122VI.6. Попытка модификации золотых «макро» электродов Cu (I)-полимернымкомпозитом..................................................................................................................... 125VI.7. Результаты исследований с графитовыми электродами. Измерения в капле.........................................................................................................................................
125ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................. 132ВЫВОДЫ ...................................................................................................................... 132СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................ 1333ВВЕДЕНИЕНейротрансмиттеры (нейромедиаторы)– вещества, ответственные запередачу нервного импульса, они служат важной частью «системы поощрения»мозга, вызывают чувство удовлетворения, влияют на процессы мотивации иобучения.Контроль над содержанием нейромедиаторов в биологических образцахявляется актуальной задачей и имеет важное практическое значение дляклинической диагностики таких заболеваний как феохромоцитома (опухольхромафинных клеток надпочечников), нейробластома (злокачественная опухоль,обычно обнаруживаемая у детей), ганглиома (доброкачественная опухольсухожильных нервных ганглиев), болезнь Паркинсона, а также при различныхпсихических заболеваниях и болевых синдромах.Типичным и важнейшим представителем нейротрансмиттеров являетсядофамин.
Известно большое количество электрохимических и оптических сенсоровдофамина, использующих различные принципы получения аналитическогосигнала: потенциометрия, вольтамперометрия, амперометрия, электрохимическийимпеданс. Число научных публикаций по сенсорам дофамина за последние 15 летпревышает 1600 (по данным Scopus) и продолжает экспоненциально расти.Предлагаемые сенсоры позволяют определять дофамин, в т.ч. при физиологическизначимых концентрациях.
Однако уже сам факт продолжающегося роста числапубликаций по сенсорам дофамина, при наличии такого огромного числа ужеопубликованных работ, свидетельствует о том, что такие сенсоры, с однойстороны, нужны, а с другой стороны, существующие решения не вполне отвечаютреальным потребностям.Причина, отчасти, в том, что многие из этих сенсоров требуют объемовобразца порядка 5 мл и более, что делает их непригодными для клиническогоанализа. Основные проблемы детектирования дофамина в реальных объектах(кровь, моча) связаны с необходимостью измерений при низких концентрациях(10-9 – 10-8 М) в присутствии веществ, препятствующих анализу: аскорбиновой,мочевой кислот и ряда других.
Таким образом, требуется сенсор, сочетающийкрайне низкие пределы обнаружения, высокую селективность и возможностьприменения в образцах малого объема.4Целью работы было создание электрохимического сенсора для определениядофамина в пробах малого объема и с малой концентрацией исследуемоговещества. Для достижения этой цели нами решалась следующие задачи: создание исопоставлениевозможностейпотенциометрических,резистометрическихивольтамперометрических сенсоров дофамина, пригодных к анализу образцовмалых объемов и с низкой концентрацией определяемого вещества. Общим дляэтих трех видов сенсоров является электрохимическая природа регистрируемогосигнала: э.д.с.
соответствующего гальванического элемента, электрическоесопротивление хемирезистора или ток в вольтамперометрической ячейке. Однакофизико-химические процессы, обуславливающие возникновение сигнала этихсенсоров совершеннопротонированномуразличны.дофаминуЭто,междусоответственно, ионныйфазамиобразцаиобменпомембраныпотенциометрического сенсора (ионо-селективного электрода), или адсорбциядофамина на поверхности чувствительного элемента хемирезистора – массиваметаллическихнанопроволок,илиокислениедофаминанаповерхностивольтамперометрического сенсора.Потенциометрическое определение дофамина с помощью ионоселективныхэлектродовнаосновеионофоровоказалосьмалоперспективным,пределобнаружения составил всего 10-5 М, что недостаточно для практическогоприменения.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
