ساخت حسگر الکتروشیمیایی برپایه نانولایه پلی‎زینکون برای تشخیص دوپامین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

/amnc.2021.9.35.1

چکیده

در این پژوهش، حسگر الکتروشیمیایی برپایه‎ی الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح‌شده با پلی‎زینکون برای تشخیص الکتروشیمیایی دوپامین ساخته شد. بدین منظور، الکترود کربن شیشه‌ای با استفاده از ولتامتری چرخه‌ای بین ولتاژ ۱- تا ۲/۲ ولت و سرعت روبش 07/0 ولت بر ثانیه برای ۶ چرخه در بافر فسفات (1/0 مولار) در 7 pH حاوی 1/0 میلی‎مولار زینکون اصلاح شد. بررسی فعالیت الکتروکاتالیستی و سطح فعال الکتروشیمیایی نشان داد که مساحت سطح الکترود اصلاح شده در مقایسه با الکترود کربن شیشه‌ای افزایش یافته است. طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، بهبود انتقال الکترون برای الکترود اصلاح‌شده با پلی‎زینکون را به نمایش گذاشت. براساس نتایج، جریان قله آندی و کاتدی با سرعت روبش افزایش یافت و رابطه خطی بین جریان قله و سرعت روبش و مجذور آن حاکی از رفتار دوگانه شامل کنترل فرآیند نفوذی و جذبی بر روی سطح بود. تشخیص دوپامین بر روی سطح الکترود اصلاح شده به وسیله روش ولتامتری پالس تفاضلی، دو بازه‎ی خطی 2/0 تا 1 میکرومولار و 1 تا 100 میکرومولار با حد تشخیص 06/0 میکرومولار را نشان داد. همچنین، انحراف استاندارد نسبی برای 5 تکرار آزمایش در محلول 20 میکرو‎مولار حاوی دوپامین، 5/4 درصد محاسبه شد. حسگر طراحی شده دارای مزایایی همچون سادگی، قیمت ارزان، دقت و حساسیت بالا و حد تشخیص مناسب می‌باشد که توانایی رقابت با جدیدترین الکترود‎ها در حسگری دوپامین را داراست.

کلیدواژه‌ها


 [1] N. Tukimin, J. Abdullah, Y. Sulaiman, Electrochemical detection of uric acid, dopamine and ascorbic acid, J. Electrochem. Soc. 165(2018), 258-267.
[2] F.B. Kamal Eddin, Y. Wing Fen, Recent advances
in electrochemical and optical sensing of dopamine,
Sensors. 20(2020), 1039-1086.
[3] S. Immanuel, T.K. Aparna, R. Sivasubramanian,
A facile preparation of Au—SiO2 nanocomposite for
simultaneous electrochemical detection of dopamine
and uric acid, Surf Interface Anal. 14(2019), 82–91.
[4] H. Beitollahi, M. Safaei, S. Tajik, Different electrochemical sensors for determination of dopamine
as neurotransmitter in mixed and clinical samples: a
review, Anal. Bioanal. Chem. Res. 6(2019), 81–96.
[5] X. Fan, Y. Xu, T. Sheng, D. Zhao, H. Yuan, F.
Liu, X. Liu, X. Zhu, L. Zhang, J. Lu, Amperometric
sensor for dopamine based on surface-graphenization
pencil graphite electrode prepared by in-situ electrochemical delamination, Microchim. Acta. 186(2019),
324-332.
[6] Q. Zhu, J. Bao, D. Huo, M. Yang, C. Hou, J. Guo,
M. Chen, H. Fa, X. Luo, Y. Ma, 3D graphene hydrogel–gold nanoparticles nanocomposite modified
glassy carbon electrode for the simultaneous determination of ascorbic acid, dopamine and uric acid,
Sensors Actuators B Chem. 238(2017), 1316–1323.
[7] H. Jin, C. Zhao, R. Gui, X. Gao, Z. Wang, Reduced graphene oxide/nile blue/gold nanoparticles
complex-modified glassy carbon electrode used as
a sensitive and label-free aptasensor for ratiometric
electrochemical sensing of dopamine, Anal. Chim.
Acta. 1025(2018), 154–162.
[8] L. Ma, Q. Zhang, C. Wu, Y. Zhang, L. Zeng, PtNi
bimetallic nanoparticles loaded MoS2 nanosheets:
Preparation and electrochemical sensing application
for the detection of dopamine and uric acid, Anal.
Chim. Acta. 1055(2019), 17–25.
[9] H. Dai, D. Chen, Y. Li, P. Cao, N. Wang, M. Lin,
Voltammetric sensing of dopamine based on a nanoneedle array consisting of NiCo2S4 hollow core-shells
on a nickel foam, Microchim. Acta. 185(2018), 157-
163.
[10] H. Yang, J. Zhao, M. Qiu, P. Sun, D. Han, L.
Niu, G. Cui, Hierarchical bi-continuous Pt decorated
nanoporous Au-Sn alloy on carbon fiber paper for
ascorbic acid, dopamine and uric acid simultaneous
sensing, Biosens. Bioelectron. 124(2019), 191–198.
[11] X. Zhuang, D. Chen, S. Zhang, F. Luan, L.
Chen, Reduced graphene oxide functionalized with a
CoS2/ionic liquid composite and decorated with gold
nanoparticles for voltammetric sensing of dopamine,
Microchim. Acta. 185(2018), 166-174.
[12] W. Qin, X. Liu, H. Chen, J. Yang, Amperometric
sensors for detection of phenol in oilfield wastewater
using electrochemical polymerization of zincon film,
Anal. Methods. 6 (2014), 5734–5740.
[13] A.A. Ensafi, F. Rezaloo, B. Rezaei, Electrochemical determination of fenitrothion organophosphorus
pesticide using polyzincon modified‐glassy carbon
electrode, Electroanalysis. 29(2017), 2839–2846.
[14] X. Chen, D. Li, W. Ma, T. Yang, Y. Zhang, D.
Zhang, Preparation of a glassy carbon electrode
modified with reduced graphene oxide and overoxidized electropolymerized polypyrrole, and its application to the determination of dopamine in the presence of ascorbic acid and uric acid, Microchim. Acta.
186(2019), 407-417.
[15] Florinel‐Gabriel Bănică, Chemical sensors and
biosensors: fundamentals and applications, John Wiley & Sons, 2012, 1-43.
[16] W. Boumya, M. Achak, M. Bakkasse, M.A. El
Mhammedi, Indirect determination of dopamine and
paracetamol by electrochemical impedance spectroscopy using azo coupling reaction with oxidized
2, 4-dinitrophenylhydrazine (DNPH): Application
in commercial tablets, J. Sci. Adv. Mater. Devices.
5(2020), 218–223.
[17] O.C. Ozoemena, L.J. Shai, T. Maphumulo, K.I.
Ozoemena, Electrochemical sensing of dopamine
using onion-like carbons and their carbon nanofiber
composites, Electrocatalysis. 10(2019), 381–391.
[18] Y. Huang, Y. Tang, S. Xu, M. Feng, Y. Yu, W.
Yang, H. Li, A highly sensitive sensor based on ordered mesoporous ZnFe2O4 for electrochemical detection of dopamine, Anal. Chim. Acta. 1096(2020),
26–33.
[19] L. Chen, E.E.L. Tanner, C. Lin, R.G. Compton,
  Impact electrochemistry reveals that graphene nanoplatelets catalyse the oxidation of dopamine via adsorption, Chem. Sci. 9(2018), 152–159.
[20] Z.-N. Huang, J. Zou, J. Teng, Q. Liu, M.-M.
Yuan, F.-P. Jiao, X.-Y. Jiang, J.-G. Yu, A novel electrochemical sensor based on self-assembled platinum
nanochains-multi-walled carbon nanotubes-graphene
nanoparticles composite for simultaneous determination of dopamine and ascorbic acid, Ecotoxicol. Environ. Saf. 172(2019), 167–175.
[21] Q. Liu, X. Chen, Z.-W. Kang, C. Zheng, D.-P.
Yang, Facile synthesis of eggshell membrane-templated Au/CeO2 3D nanocomposite networks for
nonenzymatic electrochemical dopamine sensor, Nanoscale Res. Lett. 15(2020), 1–10.
[22] M.M. Vinay, Y.A. Nayaka, Iron oxide (Fe2O3)
nanoparticles modified carbon paste electrode as an
advanced material for electrochemical investigation
of paracetamol and dopamine, J. Sci. Adv. Mater. Devices. 4(2019), 442–450.
[23] F. Ma, B. Yang, Z. Zhang, J. Kong, G. Huang, Y.
Mei, Self-rolled TiO2 microscroll/graphene composite for electrochemical dopamine sensing, Prog. Nat.
Sci. Mater. Int. (2020), 1–6.
[24] E. Sohouli, A.H. Keihan, F. Shahdost-fard, E.
Naghian, M.E. Plonska-Brzezinska, M. RahimiNasrabadi, F. Ahmadi, A glassy carbon electrode
modified with carbon nanoonions for electrochemical determination of fentanyl, Mater. Sci. Eng. C.
110(2020), 110684-110694.
[25] H.R. Zare-Mehrjardi, Electrochemical sensing
of dopamine in the presence of ascorbic acid using
carbon paste electrode modified with molybdenum
Schiff base complex/1-butyl-3-methylimidazolium
tetrafluoroborate, Iran. Chem. Commun. 6(2018),
300–311