Диссертация (1150129), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Объем капли всегда был 200мкл. Электроды были предварительно обработаны путем циклирования: 10последовательныхциклическихвольтамперометрическихсканированийвдиапазоне потенциалов от -0,2 В до 3,0 В (-0,06 – 2,86 В против насыщенногоAg/AgCl),вPBS.Скоростьсканированиябыла500мВ/с.Процедурапредварительной обработки была такой же, как в [59] за исключением того, что мыиспользовали PBS (pH 6,86) вместо буфера Бриттона-Робинсона с pH 2,21.Согласно [59], такая активация способствует росту эффективной поверхностиэлектрода для удаления связующего вещества, и, как известно, для повышенияфонового тока ЦВА [157, 158].
Для дальнейшего понимания роли процедурыактивации были получены СЭМ микрофотографии до и после предварительнойобработки.Микрофотографиисвидетельствуютобумеренномповышениишероховатости поверхности электрода после предварительной обработки, см. Рис.88. Видно, что размеры бугорков на поверхности до предварительной обработкисоставляют около 2 мкм, а после нее уменьшаются до 0,5 - 1 мкм.126Рис.
88. СЭМ микрофотографии рабочей поверхности печатного графитовогоэлектрода до (слева) и после обработки (справа).В смешанных растворах DA, AA и UA с PBS были сняты ЦВА кривые до ипосле обработки, см. Рис. 89. Из графика видно четкое разделение пиков попотенциалам для DA, AA и UA, а также значительный рост тока после обработкиэлектродов, что способствует определению дофамина при низких концентрациях.127DA UAAA-52.0x10-51.0x102Ток, А0.0-51-6-1.0x102.0x10UADAAA-61.0x10Ток, А-5-2.0x100.0-6-1.0x10-5-3.0x10-6-2.0x10-0.4-5-4.0x10-0.20.00.20.40.6Потенциал, В-0.4-0.20.00.20.40.6Потенциал, ВРис.
89. ЦВА кривые в растворе, содержащем DA, AA и UA, все в концентрации10-5 M. Кривая 1 и вставка соответствуют измерениям до обработки, кривая 2 – после.Хорошо известно, что для АА, DA и UA последовательность потенциаловпиков окисления выглядит следующим образом: AA <DA <UA. В смешанныхрастворах содержащих DA, AA и UA с различными концентрациями DA, былисняты CV и DPV кривые. Результаты представлены на Рисунке 90. Передпредварительной обработкой, пики окисления можно увидеть при -0,117 В для АА,при 0,035 В для DA и 0,260 В для UA.Гораздо лучше пики видны в режиме DPV (см. рисунки 89 и 90). Послепредварительной обработки пики сдвигаются на -0,190, 0,051 и 0,175 Всоответственно. Кроме того, токи в режимах ЦВА и ДИВ (дифференциальнойимпульсной вольтамперометрии) увеличиваются после предварительной обработкив 20 - 40 раз, что позволяет измерять DA в концентрации 10 нМ.
Это резкоеулучшение выглядит несколько удивительно, потому что СЭМ-изображения (Рис.12888) показывают только умеренное изменение морфологии поверхности послепроцедуры предварительной обработки.-61.4x10DA 4-65.0x10Ток, А1.2x10DA-5Ток, А4.0x10-53.0x10-53-78.0x104UAAA-61.0x1021-76.0x10-0.4-0.20.00.20.40.6Потенциал, ВAA3UA22.0x10-511.0x10-5-0.4-0.20.00.20.40.6Потенциал, ВРис.
90. Кривые ДИВ в растворах, содержащих AA (10-5 M), UA (10-5 M) and DA:10-8 M – 1, 10-7 M – 2, 10-6 M – 3, 10-5 M – 4. На вставке представлено то же самое, толькодо обработки.Обнадеживающие результаты, полученные в смешанных растворах,содержащих DA вместе с АА и UA, побудили нас исследовать использованиепредварительно обработанных печатных графитовых электродов в реальныхобразцах мочи. Образцы были взяты у двух здоровых добровольцев и 60-кратноразбавлены PBS.
Результаты измерений ДИВ в PBS и в образце мочи 1 с добавкамиDA представлены на Рисунке 91, а зависимость пиковых токов от концентрациидобавленного DA показана на Рисунке 92. Аналогичные результаты былиполучены при анализе мочи 2. Пики окисления АА и DA в образцах мочи слегкасдвинуты по сравнению с искусственными смешанными растворами: от -0,190 до 1290,206 В для АА, и от 0,051 до 0,054 В для DA. Пик окисления UA остался при 0,175В.-53.5x10-53.0x10-53.5x10Ток, А-5-510 M2.5x10-52.0x10-51.5x10-53.0x10-51.0x10-65.0x10-0.4-0.20.0Ток, А-52.5x100.20.40.6Потенциал, В-52.0x10-51.5x100-51.0x10-0.050.000.050.100.150.20Потенциал, ВРис. 91. ДИВ-измерения в образце мочи 1 с добавками DA от 10−8 до 10−5 M в PBS.Вставка: полные ДИВ кривые, полученные при измерениях.-53.5x10I=1.32552e-5+2.03462*CDA-5Ток пика, А3.0x10-52.5x10-52.0x10-51.5x100.0-62.0x10-64.0x10-66.0x10-68.0x10-51.0x10CDA добавки, MРис. 92.
Зависимость токов пика (при 0,054 В) от концентрации добавленного DA,полученная при измерениях в образце мочи 1.130Стандартные добавки позволили оценить концентрации DA в образцах 1 и2: 6,6 и 1,6 мкм соответственно. Эти данные выглядят разумными для здоровыхлюдей.Материалы, представленные в данной главе, отражены в статье:Irina S. Muratova, Liudmila A. Kartsova, Konstantin N. Mikhelson, Voltammetric vs.potentiometric sensing of dopamine: Advantages and disadvantages, novel cell designs,fundamentallimitationsandpromisingoptions,SensorsandActuatorsB,207(2014)900–906.По некоторой части материалов подана также статья в журнал Analytical Chemistry.131ЗАКЛЮЧЕНИЕПодводя итог работе, можно заключить, что в настоящее время наиболееперспективным подходом к определению нейротрансмиттеров, прежде всего –дофамина, является применение вольтамперометрии с планарными печатнымиэлектродами.
Не отрицая достоинств модифицированных электродов, отметимвозможность получения сенсоров, пригодных к анализу реальных объектов, путемэлектрохимической активации поверхности электрода.Создание потенциометрического сенсора дофамина, удовлетворяющегореальным задачам, требует применения ионофоров, образующих с дофаминомкомплексы с прочностью на 9-10 порядков выше, чем с натрием и другимикатионами, присутствующими в биологических объектах в макро-количествах.Определение дофамина методом резистометрии возможно, но применениеэтогоподходатребуетразработкиметодикстабилизацииметаллическихнанопроволок на поверхности хемирезистора для обеспечения его стабильнойработы в течение длительного времени.ВЫВОДЫ1.Для определения нейротрансмиттеров, прежде всего – дофамина, внастоящее время наилучшим подходом, является применение вольтамперометрии спланарными печатными электродами.2.Электрохимическая активация поверхности графитового печатногоэлектрода дает возможность вольтамперометрического определения дофамина вреальных образцах мочи.3.Резистометрическоесдерживаетсямалымсрокомопределениежизнидофаминавозможно,существующихнохемирезисторов,недостаточным для их практического применения.4.Потенциометрическоеопределениедофаминатребуетсозданияионофора с очень высокой селективностью комплексообразования.132СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1.Розен В.Б.
Основы эндокринологии. М.: Изд-во МГУ. 1994. 384 с.2.Jackowska K., Krysinski P. New trends in the electrochemical sensing ofdopamine. // Anal. and Bioanal. Chem. 2013. Vol. 405. No 11. P. 3753–3771.3.Bergquist J., Sciubisz A., Kaczor A., Silberring J. Catecholamines and methodsfor their identification and quantitation in biological tissues and fluids. //Neuroscience Methods.
2002. Vol. 113. No 1. P. 1-13.4.Эндокринология / под ред. Н. Лавина. М.: «Практика». 1999. 1128 с.5.Руководство по лабораторной клинической диагностике / под ред. В.В.Меньшикова. М., Медицина. 1982. 576 с.6.Venton, B.J., Wightman, R.M. Psychoanalytical electrochemistry: Dopamine andbehavior. // Anal. Chem.
2003. Vol. 75. No 19. P. 414A-421A.7.Mora F.; Segovia G.; Del Arco A.; de Blas M.; Garrido P. Stress,neurotransmitters, corticosterone and body-brain integration. // Brain Res. 2012.Vol. 1476. No 1. P. 71-85.8.Hefco V., Yamada K., Hefco A., Hrticu, L., Tiron A., Nabeshima T. Role of themesotelencephalic dopamine system in learning and memory processes in the rat.// Eur J.
of Pharmacol. 2003. Vol. 475. No1-3. P. 55–60.9.Galvan A., Wichmann T. Pathophysiology of Parkinsonism. // Clin. Neurophysiol.2008. Vol. 119. No 7. P. 1459–1474.10.Kollins S.H., March J.S. Advances in the Pharmacotherapy of AttentionDeficit/Hyperactivity Disorder. // Biol. Psychiatry.
2007. Vol. 62. No 9. P. 951–953.11.Dalley J.W., Roiser J.P. Dopamine, serotonin and impulsivity. // Neuroscience.2012. Vol. 215. No 1. P. 42–58.12.Sofuoglu M., Sewell R.A. Norepinephrine and stimulant addiction. // Addict. Biol.2009. Vol. 14. No 2. P. 119–129.13.NormalHormoneReferenceRanges.Greenspan'sBasic&ClinicalEndocrinology.
9th Edition. McGraw-Hill, 2011.14.Williams Textbook of Endocrinology. Endocrine Hypertension William F. Young.12th ed. Philadelphia, PA: Saunders Company; 2011. chap 16.13315.Власов Ю.Г. Химические сенсоры: определение, классификация и историяих созданияв кн. «Химические сенсоры» под ред. Ю.Г. Власова, серия«Проблемы аналитической химии», том 14, Москва, Наука, 2011. С. 10.16.Evtugyn G. Biosensors: essentials (Lecture Notes in Chemistry, 84). Springer.Heidelberg-New York-Dordrecht-London. 2013.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
