Thông tin tài liệu
Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Nghiên cứu xác định chọn lọc điện hóa axit uric điện cực biến tính nano compozit rGO/PDA-Cu/CuNPs Bùi Thị Phương Thảo1, Dương Thu Hà2, Đỗ Phúc Quân2*, Trần Đại Lâm3 Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Ngày nhận 2/11/2018; ngày chuyển phản biện 5/11/2018; ngày nhận phản biện 3/12/2018; ngày chấp nhận đăng 7/12/2018 Tóm tắt: Điện cực than thủy tinh (GCE) biến tính với graphen oxit khử (rGO), polydopamin (PDA) hạt nano đồng (GCE/ rGO/PDA-Cu/CuNPs) chế tạo phương pháp điện hóa sử dụng von-ampe vòng (CV) để xác định axit uric (UA) Đặc tính lý hóa điện cực biến tính đánh giá phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) CV Đáp ứng điện hóa von-ampe xung vi phân (DPV) UA điện cực biến tính thực dung dịch đệm 0,1M phốt phát (pH=7) cho thấy mối quan hệ cường độ dòng anốt nồng độ UA khoảng tuyến tính từ 11,9 đến 393 mM Điện cực biến tính áp dụng để xác định điện hóa UA mẫu nước tiểu với độ nhạy độ tin cậy cao Từ khóa: axit uric, graphen oxit, hạt nano đồng, nước tiểu, polydopamin Chỉ số phân loại: 2.4 Đặt vấn đề Axít uric (UA) - phân tử oxypurin quan trọng thể sản phẩm cuối q trình chuyển hóa purin UA với nồng độ cao máu dấu hiệu số bệnh gút, tăng UA máu bệnh liên quan khác [1-3] Vì vậy, xác định nồng độ UA mẫu sinh học đóng vai trị quan trọng phân tích lâm sàng Trong năm gần đây, phương pháp phân tích điện hóa để xác định UA nhà khoa học đặc biệt quan tâm có độ nhạy cao quy trình phân tích đơn giản [4] Tuy nhiên, phân tích điện hóa UA điện cực khơng biến tính gặp nhiều hạn chế như: độ nhạy độ lặp lại kém, bị ảnh hưởng hợp chất khác có khả oxy hóa điện hóa tồn mẫu sinh học axit ascobic (AA), dopamin (DA) Tín hiệu điện hố DA, AA UA điện cực khơng biến tính thường xen phủ nhau, khó định lượng xác UA Xu hướng phân tích điện hoá đại xác định UA, DA AA thường sử dụng điện cực biến tính vật liệu khác polyme dẫn [5], hạt nano kim loại [6-10], vật liệu cacbon cấu trúc nano (ống nano cacbon graphen) [10, 11], polydopamin [12] để biến tính bề mặt điện cực Trong báo này, màng compozit graphen oxít khử điện hóa (rGO), polydopamin-Cu (PDA-Cu) hạt nano Cu (CuNPs) sử dụng để biến tính điện cực than thủy tinh (GCE) nhằm xác định chọn lọc UA loại bỏ ảnh hưởng DA AA có mặt đồng thời dung dịch phân tích Với việc sử dụng màng compozit polydopamin-Cu CuNPs làm tăng đáng kể độ nhạy độ chọn lọc phép phân tích UA Thực nghiệm Hóa chất thiết bị Các hố chất thiết bị dùng nghiên cứu gồm UA, DA, CuCl2, bột graphit hóa chất vơ khác thuộc loại tinh khiết phân tích (Hãng Sigma-Aldrich, Đức) Graphen oxit (GO) điều chế theo phương pháp Hummer từ bột graphit Các dung dịch chuẩn bị dùng nước deion thiết bị Mili-Q (Barnstead, Mỹ) Các phép đo điện hóa thực thiết bị điện hóa đa Autolab (AUT302N, AUTOLAB, Eco Chemie B.V., Hà Lan) Bình đo điện hóa gồm điện cực sánh Ag/AgC1 (NaCl 3M), điện cực phụ trợ platin, điện cực làm việc điện cực than thủy tinh có đường kính mm (6.1204.110 GC, Metrohm, Thụy Sỹ) Ảnh SEM phổ EDS vật liệu thực máy FE-SEM Hitachi S-4800 (M: x25 - x800.000, d=1 nm, U=0,5-30 kV) trang bị hệ thống ghi phổ EDS Chế tạo vật liệu GO GO tổng hợp từ bột graphit sử dụng phương pháp Hummer [13] Quy trình điều chế GO tóm tắt sau: graphit (1 g), natri nitrat (NaNO3, 0,5 g) axit sunfuric đặc (H2SO4 98%, 23 ml) lấy vào bình 500 ml giữ 5oC, Tác giả liên hệ: Email: doquan@vnu.edu.vn * 61(1) 1.2019 37 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Electrochemical determination of uric acid on rGO/PDA-Cu/CuNPs nanocomposite modified electrodes Thi Phuong Thao Bui1, Thu Ha Duong2, Phuc Quan Do2*, Dai Lam Tran3 Viet Tri University of Industry University of Science, Vietnam National University, Hanoi Graduate University of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology Received November 2018; accepted December 2018 Abstract: A glassy carbon electrode (GCE) modified with reduced graphene oxide (rGO), polydopamine (PDAs), and copper nanoparticles (GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs) was successfully fabricated by the electrochemical method using cyclic voltammetry (CV) for selective determination of uric acid (UA) Physicochemical characteristics of modified electrodes were evaluated by means of scanning electron microscopy (SEM) and CV Electrochemical measurements by pulse differential voltammetry (DPV) of UA on the modified electrode were performed in the 0.1M phosphate buffer solution (pH 7); the results showed a relationship between the intensity of the anode current and the UA concentrations within the linear range from 11.9 to 393 mM The modified electrode can be applied for electrochemical determination of the UA in urine samples with high sensitivity and reliability Keywords: copper nanoparticles, graphene oxide, polydopamine, uric acid, urine Classification number: 2.4 Chế tạo điện cực biến tính GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs Điện cực GCE dùng nghiên cứu đánh bóng bột nhơm oxit cỡ hạt 0,3 µm Sau rửa điện cực cồn tuyệt đối nước deion, rung siêu âm 30 giây nước deion để loại bỏ tạp chất bám bề mặt điện cực Điện cực GCE sau làm quét von-ampe vòng (CV) từ -0,6 đến 0,8 V với vòng quét, tốc độ quét 100 mV/s dung dịch H2SO4 1M Khả hoạt động điện hoá điện cực sau làm kiểm tra khả điện hoạt CV dung dịch gồm feroxyanua mM KCl 0,1M từ -0,3 đến 0,5 V với tốc độ quét 100 mV/s Lấy µl dung dịch GO (1 mg/ml) phân tán nước deion phủ lên bề mặt điện cực GCE Khử điện hóa GO dung dịch NaCl 0,5M phương pháp CV khoảng từ -1,5 đến +0,5 V với 10 vòng quét thế, tốc độ quét 100 mV/s Điện cực GCE/GO sau khử điện hóa ký hiệu GCE/rGO Màng PDA-Cu tổng hợp lên GCE/rGO dùng phương pháp CV khoảng từ -0,3 đến +0,5 V, tốc độ quét 10 mV/s với số vòng quét CV khảo sát từ đến 12 vòng Dung dịch điện phân gồm DA 10 mM CuCl2 thay đổi từ 10 đến 40 mM Điện cực GCE/rGO/PDA-Cu tiếp tục kết tủa hạt nano đồng CV dung dịch chứa Cu2+ với nồng độ mM H2SO4 0,1M với 10 vòng quét khoảng từ -0,5 đến +0,7 V, tốc độ quét 50 mV/s Điện cực biến tính ký hiệu GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs Phương pháp DPV sử dụng để đánh giá đáp ứng điện hóa điện cực biến tính Các điện cực biến tính rửa nước deion dùng để khảo sát xác định UA mẫu nước tiểu Phân tích mẫu nước tiểu Mẫu nước tiểu lấy 24h trộn rung siêu âm 15 phút, sau đem pha lỗng với đệm PBS pH=7 theo tỷ lệ nước tiểu:đệm PBS 3:500 tiến hành xác định UA theo phương pháp thêm chuẩn Nồng độ UA dung dịch thêm chuẩn 10-3M Kết thảo luận Tổng hợp điện hóa điện cực biến tính GCE/rGO/PDACu/CuNPs khuấy phút Thêm lượng nhỏ KMnO4 (3 g) vào bình Hỗn hợp phản ứng giữ 5oC vịng 2h, sau tăng dần nhiệt độ đến 35oC khuấy hỗn hợp nhiệt độ 30 phút Thêm 46 ml nước deion vào hỗn hợp gia nhiệt đến 98oC, khuấy tiếp vòng 30 phút Cuối cùng, 140 ml nước deion 10 ml dung dịch H2O2 10% thêm vào hỗn hợp Màu dung dịch phân tán chuyển từ đen sang vàng chanh Sản phẩm tổng hợp lọc rửa lại dung dịch HCl (5% theo khối lượng) nước deion GO thu từ trình tổng hợp sấy khô 60oC 12h 61(1) 1.2019 Kết tổng hợp điện hóa PDA-Cu điện cực GCE/ rGO CV hình 1A cho thấy, có xuất pic anốt 0,0 0,25 V tương ứng với q trình oxy hóa Cu0 thành Cu2+ DA thành PDA Khi quét theo chiều catốt có pic khử -0,04 V ứng với trình khử Cu2+ thành Cu0 Quá trình kết tủa CuNPs điện cực GCE/rGO/PDA-Cu hình 1B cho thấy, xuất cặp tín hiệu oxy hóa khử Cu2+ Như vậy, PDA không tham gia vào trình oxy hóa điện hóa Để so sánh khả điện hoạt điện cực biến tính vật liệu khác nhau, dùng phương pháp khảo sát CV dung dịch [Fe(CN)6]4- cho thấy cường độ dịng oxy hóa khử Fe2+/ Fe3+ giảm dần theo thứ tự GCE/rGO > GCE/rGO/PDA-Cu/ CuNPs > GCE/rGO/PDA-Cu Mặc dù điện cực GCE/rGO 38 thấy, có xuất pic anốt 0,0 0,25 V tương ứng với trình oxy hóa Cu0 thành Cu2+ DA thành PDA Khi quét theo chiều catốt có pic khử -0,04 V ứng với trình khử Cu2+ thành Cu0 Quá trình kết tủa CuNPs điện cực GCE/rGO/PDA-Cu 2+ Như vậy, PDA khơng hình 1B cho thấy, xuất cặp tín hiệu oxy hóa khử CuKhoa học Kỹ thuật Công nghệ tham gia vào q trình oxy hóa điện hóa Để so sánh khả điện hoạt điện cực biến tính vật liệu khác nhau, dùng phương pháp khảo sát CV dung dịch [Fe(CN)6]4- cho thấy cường độ dịng oxy hóa khử Fe2+/Fe3+ giảm dần theo thứ tự GCE/rGO > có khả điện hoạt cao nhất, độ ổn định độ Vì điện biến cực tính thường có giá trị mặt điện hoạt GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs > GCE/rGO/PDA-Cu Mặc dùcựcđiện GCE/rGO cóbềkhả chọn lọc điện hóa với chất phân tích thấp nên khơng khơnglọc với hóa diện với tích bề mặtphân vật lý tích chúng, nên cần điện hoạt cao nhất, độ ổn định độ chọn điện chất thấp nên sử dụng xác định UA Vì vậy, GCE/rGO/PDA-Cu/ phải xác định giá trị để làm sáng tỏ thêm độ nhạy khôngđược dụng lựa chọn để CuNPs lựasử chọn để xác định xác UA định UA Vì vậy, GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs điện cực biến tính Bề mặt điện hoạt xác định từ xác định UA phương trình Randles-Sevcik [14]: i/A 0,400x10 -3 0,300x10 -3 0,200x10 -3 DA (A) Cu ipa = (2,69.105) n3/2.A.D1/2 C.v1/2 PDA đó, ipa cường độ dịng vị trí pic (tương ứng với q trình oxy hóa); n số điện tử trao đổi phản ứng oxy hóa khử (n=1); A (cm2) diện tích bề mặt điện hoạt điện cực; D (cm2/s) hệ số khuếch tán ion [Fe(CN)6]4trong dung dịch (D=6,5.10-6 cm2/s); C nồng độ mol/cm3 ion [Fe(CN)6]4‑ (1.10-6 mol/cm3) v (V/s) tốc độ quét vòng tuần hồn Từ đồ thị phương trình biểu diễn phụ thuộc tuyến tính ipa v1/2, xác định diện tích bề mặt điện hoạt điện cực (hình 2) 2nd 3rd Cycles Cu 2+ 1st Cycles 0,100x10 -3 -0,100x10 -3 Cu 2+ -3 0,300x10-3 -0,200x10 -0,300 -0,200 -0,100 0,100x10 -3 Cu Cu -3 0,200x10-3 -0,300x10 Cu 2+ (1) 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 (B) E/V (A) i/ A 0,300x100-3 Cu -3 0,200x10-3 -0,100x10 -3 0,100x10-3 -0,200x10 (B) Cu 2+ Cu 2+ CuNPs Cu (A) i/A -0,300x10 -3 -0,100x10 CuNPs -3 -0,400x10 -3-3 Cu 2+ -0,200x10 Cu -3 -0,500x10 -0,300x10 -3 -3 -0,600x10 -0,400x10 -3 -0,750 -0,500x10 -3 -0,500 -0,250 0,250 0,500 0,750 E/V (B ) -0,600x10 -3 -0,750 0,250 0,500 Hình Tín hi -0,500 ệu CV-0,250 q trình tổng hợp0,750điện hóa (A) (B PDA-Cu (B) CuNPs ) E/V Hình hiệuhiCV trình hợp điện (A)điện PDA-hóa (A) PDA-Cu (B) CuNPs Hình1.1Tín Tín ệucủa CVq qtổng trình tổnghóa hợp Cu (B) CuNPs Hình (A ) Ảnh SEM (B ) phổ EDS GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs Hình (A) Ảnh SEM (B) phổ EDS GCE/rGO/PDA-Cu/ K ết xác định diện tích bề mặt điện hoạt điện cực GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs CuNPs 21,96 mm2 So v ới diện tích bề mặt điện hoạt điện cực GCE ch ưa biến tính 3,14 Hình Tín hi ệu CV điện cực biến mm2 cho thấy, màng PDA sau phân tán CuNPs làm tăng khả điện hoạt lên gần Kết lần vxác ậy điện cực biến GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs dụngđể phân tích định diệntính tích bề mặt điện hoạtđược củaứng điện UA cực GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs mm So với diện Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) vật liệu21,96 rGO/PDA -Cu/CuNPs hình 3A cho thấy, PDA -Cu với rGO bề mặtGCE vật liệukhi rGOchưa /PDA thành hạt kim tích bề tạo mặtcompozit điện hoạt củavàđiện cực biếntạo tính loại S ự hình thành hạt nanođồng bề mặt sẽđóng vai trị loại bỏ ảnh hưởng AA mm thấy, quá3,14 trình xác địnhcho điện hóa củamàng UA [7] PDA sau phân tán tính k sáng hác đo2+ trong dung d ịch Để làm tỏ thêm ồn tkhả Cu màng lên PDA, k ết phổvà EDS cho thấy tín CuNPs làm tăng điện hoạt gần đo lần hiệu Cu xuất giá trị lượng 0,95 keV hàm lượng PDA GCE/rGO; (b) tạiGCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs; (c)Cu màng vậy1,03% điệntheo cựckhối biến tínhTuy GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs chiếm lượng nhiên, với việc khử điện hóa trựcđược tiếp Cu2+ thành CuNPsdụng PDA -Cu tích tăng hàm ứng để phân UA.lượng phần trăm theo khối lượng Cu lên 22,43% Như v ậy, khả xúc tác điện hóa cho phản ứngoxy hóa UA CuNPs tăng cường rõ rệt Hình Tín CV điệncủa cực biến khác Hình 6hiệu Tín hicủa ệu CV cáctínhđiện cực biến tính k hác đo dung d ịch /K 4Fe(CN) K 3FeCN) mM KCl 0,1M (a) đo dung dịch K FeCN) /K Fe(CN) mM KCl 0,1M (a)(a) GCE/rGO; (b) GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs; (c) 6 FeCN) /K Fe(CN) mM KCl 0,1M K 6 GCE/rGO/PDA-Cu GCE/rGO; (b) GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs; (c) GCE/rGO/PDA-Cu GCE/rGO/PDA-Cu B ảng So sánh đáp ứng UA vớivới điện cực GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs Vì điện cực biến tính thường có giá trị bề mặt điện hoạt khơng diện tích bề mặt vật với tỷ lệ DA -CuCl lý Vì củađiện chúng, nên cần phải xác định giá trị để làm sáng tỏ thêm độ nhạy điện cực cực biến tính thường có giá trị bề mặt điện hoạt khơng với diện tích bề mặt vật biến Bề mặt hoạt xác định từ phương trìnhsáng Randles-Sevcik [14]: 39 làm 61(1) 1.2019 lý củatính chúng, nênđiện cần phải xác định giá trị để tỏ thêm độ nhạy điện cực (1) ipa=(2,69 105) n3/2.A.D1/2 C 1/2 biến tính Bề mặt điện hoạt xác định từ phương trình Randles-Sevcik [14]: Hình (A) Ảnh SEM (B ) phổ EDS đó, ipa cường tại1/2vị trí pic (tương ứng với q trình oxy hóa); n số điện GCE/rGO/PDA tử 3/2 độ dòng 1/2 ipa=(2,69 10 ) n A.D C (1) Xác định UA điện cực biến tính T rong phân tích điện hóa UA , q trình oxy hóa 11]: Ảnh hiển vi điện tử qt (SEM) vật liệu rGO/PDACu/CuNPs hình 3A cho thấy, PDA-Cu tạo compozit với rGO bề mặt vật liệu rGO/PDA tạo thành hạt kim loại Sự hình thành hạt nano đồng bề mặt đóng vai trò loại bỏ ảnh hưởng AA trình xác định điện hóa UA [7] Để làm sáng tỏ thêm tồn Cu2+ màng PDA, kết đo phổ EDS cho thấy tín hiệu Cu xuất giá trị lượng 0,95 keV hàm lượng Cu màng PDA chiếm 1,03% theo khối lượng Tuy nhiên, với việc khử điện hóa trực tiếp Cu2+ thành CuNPs PDA-Cu tăng hàm lượng phần trăm theo khối lượng Cu lên 22,43% Như vậy, khả xúc tác điện hóa cho phản ứng oxy hóa UA CuNPs tăng cường rõ rệt Tiến hành đo CV điện cực GCE/rGO/PDA-Cu/ CuNPs dung dịch UA cho thấy trình oxy hóa khử UA bất thuận nghịch Đường CV hình cho thấyTipic hóa đo UACV xuấtc thếcực 0,23GCE/rGO/PDA V khơng có -Cu/CuNP ếnoxy hành điện pic khử.oxy Để xác vật UA liệu rGO/PDA-Cu/CuNPs tối Đường CV trình hóađịnh khửhệcủa bất thuận nghịch ưu xác định điện0,23 hóa UA, cáckhơng điều kiện UAdùng xu ất V cótổng pichợp khử Để xác địn điện hóa gồm thành phần dung dịch điện phân, thời gian điều kiện tổ tối ưu dùng xác định điện hóa UA, tổng hợpdịch PDA-Cu CuNPsthời sát.hợp PDA dung điệnvàphân, giankhảo tổng -Cu CuNPs Khoảng tuyến tính (mM) Độ nhạy (mA/mM) 10/10 11,9-60,2 60,2-224 0,0751 0,0389 10/20 23,4-269 0,0397 10/30 11,9-224 224-393 0,0853 0,0419 10/40 11,9-104 104-186 0,0638 0,0427 Trong phân tích điện hóa UA, q trình oxy hóa UA diễn theo sơ đồ sau [5, 11]: 61(1) 1.2019 0,050x10 -4 20 mV/s -0,050x10 -4 -0,100x10 -4 -0,150x10 -4 -0,500 -0,250 0,250 0,500 0,750 E/V Hình4 củaGCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs UA GC E/rGO/PDA Hình TínTín hiệuhi CVệu củaCV UA với tốc độ quét thếmV/s khác từ 20 đến 125 mV/s từ 20 đến 125 Bảng So sánh đáp ứng UA điện cực GCE/rGO/ PDA-Cu/CuNPs với số vòng điện phân CuNPs khác So sánh đặc trưng điện hóa điện cực GCE/rGO/PDA/ CuNPs điện cực GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs cho thấy, màng PDA khơng có Cu đáp ứng khoảng tuyến tính độ nhạy UA Kết đo von-ampe xung vi phân (DPV) UA điện cực chế tạo từ dung dịch DA-CuCl2 với tỷ lệ mmol khác DA/Cu2+ bảng cho thấy, điện cực có đáp ứng với khoảng tuyến tính khác với tỷ lệ DA/Cu2+ 10/30 theo mmol cho đáp ứng tốt khoảng tuyến tính độ nhạy Xác định UA điện cực biến tính 125 mV/s Bảng So sánh đáp ứng UA với điện cực GCE/rGO/ PDA-Cu/CuNPs với tỷ lệ DA-CuCl2 khác Tỷ lệ DA/CuCl2 (mM) 0,100x10 -4 i/A Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Số vịng CV tổng hợp điện hóa CuNPs Khoảng tuyến tính (mM) Độ nhạy (mA/mM) 11,9-60 2-186 0,091 0,0478 10 11,9-224 224-393 0,0853 0,0419 15 11,9-104 104-269 0,0511 0,0292 Điện cực GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs với PDA-Cu tổng hợp với số vòng CV khảo sát từ đến 12 vòng dùng dung dịch DA-CuCl2 có tỷ lệ mmol DA/Cu 10/30 CuNPs tổng hợp với số vòng điện phân khác cho thấy, hệ vật liệu có thời gian điện phân PDA-Cu với vòng quét CV CuNPs tổng hợp với 10 vòng CV cho đáp ứng điện hóa với UA có khoảng tuyến tính độ nhạy tối ưu (bảng 2) 40 -Cu/CuNPs Điện cực GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs v ới PDA -Cu tổng hợp với số vòng CV khảo sát từ đến 12 vòng dùng dung dịch DA -CuCl có tỷ lệ mmol DA/Cu 10/30 CuNPs t hợp với số vòng điện phânkhác cho thấy, hệ vật liệu cóKhoa thờihọc gian điện phân PDA-Cu với Kỹ thuật Công nghệ vòng quét CV CuNPs tổng với gây 10 vịng CV c hođđáp ứng điện hóa với UA DA hợp khơng ảnh hưởng có khoảng tuyến tính vàđộ nhạy tối ưutồn (bảng với2).các oxy hóa chúngcách bi 0,250x10 -4 0,225x10 0,350x10-4 -4 0,200x10 -4 0,150x10 -4 i/A i/A 0,175x10 -4 0,125x10 (A ) 0,300x10-4 (A) 2,50E -05 0,250x10-4 2,00E -05 0,200x10-4 1,50E -05 0,150x10-4 1,00E -05 -4 5,00E -06 -4 DA không gây ảnh hưởng đ 0,100x10 0,075x10 gây ảnh hưởng đ DA khơng tồn với oxy hóa chúngcách bi tồn với0,050x10 oxy hóa chúngcách bi 0,350x10 0,050x10 -0,300 -0,200 -0,100 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,100x10 -4 -4 -4 0,025x10 -4 -4 0,350x10 -0,300 -4 -4 -0,200 -0,100 0,100 0,200 0,300 E/V 0,400 i/A i/A , y = 0,041x + 1E -05 R² = 0,978 1,50E-05 0,100x10-4 , 1,00E-05 -0,200 y = 0,085x + 5E -0,100 -07 0,100 R² = 0,996 0,200 0,300 0,400 0,500 E/V 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+0 2,50E -05 2,00E -05 -4 1,50E -05-4 0,150x10 2,00E-05 -0,300 5,00E-06 (B ) 2,50E -05 0,250x10-4 (B) 0,150x10-4 0,050x10-4 (A ) Hình 0,200x10 (A-05 ) Tín hi ệu DPV ( B ) đư ờng chuẩn xác 2,00E 1,50E định -05 3,00E-05-4 0,250x10 2,50E-05 0,300x10-4 (A ) 0,300x10-4 0,200x10-4 0,500 E/V 1,00E -04 2,00E-04 3,00E-04 4,00E-04 5,00E-04 , 1,00E -05 y = 0,465x - 1E -06 R² = 0,996 -4 0,100x10 1,00E -05 0,050x10-4 5,00E -06-0,300 5,00E -06 -0,200 -0,100 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 E/V 0,00E+00 0,00E+00 1,00E-05 2,00E -05 3,00E -05 4,00E -05 0,00E+00 0,00E+00 5,00E -05 HìnhHình (A ) Tín hi ệu ( Bchuẩn ) đưxác ờng chuẩn (A) Tín hiệu DPVDPV (B)và đường định DA trênxác định D , GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs Hình (A ) Tín hi ệu DPV ( B ) đư ờng chuẩn xác định DA GCE/rGO/PDA Hình (A) Tín hiệu DPV (B) đường chuẩn xác định UA GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs -Cu/CuNPs , , Hình (A ) Tín hi ệu DPV (B ) đường chuẩn xác định UA GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs , , T rênhệhệ liệu đãtốiđược tốihành ưu,khảo tiến ứng điện hóa DPV dung dịch Trên vật vật liệu ưu, tiến sát hành đáp khảo ,sát đáp , , , , ,của , , ứng điện DPVđộ củakhác dung dịch UA có nồng độ khácdiễn hình cho thấy UA có nhóaồng K ết biểu , pic oxy hóa UA xuất , , Kết hình cho thấy, pic oxy khoảng tuyến tính thếbiểu 0,19diễnV đư ờng chuẩn gồm , gồm khoảng tuyến tínhtrên từ 11,9 Hình2 Tín hi ệu DPV hỗn hợp UA DA GCE/ hóa UA xuất 0,19 V đường chuẩn với , , M DA thay đổitính 12,5 đến 224 M với độ nhạy M khoảng tuyến từ khoảng 224 đếntừ393 vớiđến độ 24,1 nhạy M khoảng tuyến tính, gồm khoảng tuyến0,0853 tính từ 11,9A/ đến11 224 mM với độ A/ nhạy M 0,0853 khoảng tuyếnLOD tính từ 0,0419 Gi mA/mM ới hạnvàphát điện cựcđiện 3,9hóa M LOQ M.đáp ứng c Đáp AA:là 10,78 khảo sát , ứng , 224Độ đến 393 với độ mA/mM Giớihóa hạn phát chọn lọcnhạy và0,0419 ổn định điện UA đicho ện cực tínhxuất tín hiệuđiện hó Cu/CuNPs thấybiến khơng LOD điện cực 3,9 mM LOQ 10,78 mM 2+ , Cucủagiải điện cực DPV DA điện cựcmặt -Cu/CuNPs , Đáp ứng điện hóa DA: xác địnhdo , phóng , , từ bề ,GCE/rGO/PDA , , ,biến , tính sẽoxy Độ chọn lọc ổn định điện hóa UA điệncả cựckhi dung dịch có chứa AA với nồng độ cao [7] biểu diễn tronghình K ết quảkhảo sát cho thấy, điện cực đáp ứng với DA khoảng biến , tính, Hình Tín của hỗn hợp UA-Cu/CuNPs DAUA GCE/rGO/ ện cực GCE/rGO/PDA có Ktrên thể sử Tín hihiệu ệuDPV DPV hỗn hợp DA , Hình ,Đi nồng độ DA, từ ,4,9-45,2 , µM,, v ới , độ nhạy 0,465 µA/µM, hệ số tương quan R =0,996 hảoGCE/rG sátdụ PDA-Cu/CuNPs với nồng độ UA 11 mM DA thay đổi Đáp ứng điện hóa DA: xác định DPV DAkhông giảm hiệu saitừsố phép đo DAsuy thay đổi tín khoảng 12,5 đến 24,1 M 11 M có đồng thời DAđược dịchkhoảng xác định UA trình bàyvàtrong hình 7cho thấy, từ 12,5 đến 24,1 mM điệncó cựcmặt GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs biểu dung diễn Phân tích mẫu nước tiểu Hình hình Tín hi ệukhảo DPVsát hỗnđiện hợp trên Đáp GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs vứng ớisát nồng độứng UA củ ứng hóa AA:sát đáp khảo đáp Kết cho thấy, cựcUA đáp ứngDA với Đáp ứng điện điện hóa AA: khảo AA K ết xác định nồng độ UA mẫu nước DA thaynồng đổi khoảng đếntrên 24,1 M GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs 11 M Cu/CuNPs thấy khơng xuất tínkhơng hiệuđiện tiểu hóa điện cho cực cho thấy DAvà khoảng độ DA từ 4,9-45,2 µM, từ với 12,5 độ nhạy 2+ điểm thêm chuẩnlà 16,6 µM , hiệu suất th chuẩn với xuất hiệu điện từ hóabề AA Lý giải cực cho tượng Cu giảitíncủa phóng mặt điện biến tính sẽoxy 0,465 ứng µA/µM,điện hệ số tương Khảo sát sát sựdo cóđáp Đáp hóaquan củaR =0,996 AA: khảo ứng AA điện cực GCE/rGO/PDA 2+ giải phóng từ bề mặt điện cực biến tính Cu ) tính từ nồng độ UAmẫu nước tiểu ban đầu (C dung dịch có chứaUA AA với nồng độ cao [7] mặt đồng thời DA dung dịch xác định UA Cu/CuNPs cho thấy khơng xuất tínlỗng hiệuoxy điện hóa AA.tỷ Lýlệgiải cho tdịch ượng nàylàlà hóalần chọnứng lọc AAvới dung dịch dung 3:500 thu đư ợc kết trình ện cực GCE/rGO/PDA -Cu/CuNPs có thểquả sử dụ 2+ bày hình cho thấy, DA khơng gây ảnh hưởng Đi167 có chứa AA với nồng độ cao [7] Cu giải phóng từ bề mặtđiện cực biến tính oxy tiểu hóa lấy chọn lọc AA dung dịchởđộ đến kết phân tích, tín hiệu DA UA phânvới tách mẫu nước từ tình nguyện viên khơng có suy giảm tín hiệu sai số phépđo trongtuk dung dịch chứa với nồng caobày [7] Điện cực GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs sử dụng để hồn tồn với oxy hóa AA chúng cách biệtđộ trình bảng tiểu Phân tích mẫu nước xác định UA với 50 lần đo mà khơng có giảm50 tín hiệu DEGCE/rGO/PDA 120 mV Đikhoảng ện cực -Cu/CuNPsBcó dụng đểđịnh xác UA định UAsuymẫu với lầntiểu đo mà ảngthể Ksử ết xác nư ớc , K ết xác định nồng độ UA mẫu nước tiểu p khơng có suy giảm tín hiệu sai số phép đo với ảng tuyến tính nhỏ h ơn ,mẫu 5% Độ tuổi Ckho mẫu nước C UA x củathêm chuẩn điểm chuẩn 16,6 µM hiệu suất thu Phân tích mẫu nước tiểu tiểu pha lỗng (µM) nước tiểu ban đầu (mM độ UA t mẫu nước tiểu banđầu (C UA ) tính từ nồng < 30 tuổi 15,89 2,65 K ết xác định nồng độ UA mẫu nước tiểu pha loãng ( C ) ph ương pháp thêm 41 x loãng 167 lần ứng với tỷ lệ 3:500 thu kết 61(1) 1.2019 30 tuổi 16,34 2,72 thu hồiđạt N ồng độ UA chuẩn với điểm thêm chuẩnlà 16,6 µM>,với hiệu suất mẫu nước tiểu lấy 95-97% từ tình nguyện viên ởđộ tuổ > 50 tuổi 17,08 2,85 nồngbày độ UA mẫu nước tiểu banđầu (C UA ) tính từtrình bảngmẫu pha loãng nhân với hệ số pha Khoa học Kỹ thuật Công nghệ sai số phép đo khoảng tuyến tính nhỏ 5% Phân tích mẫu nước tiểu Kết xác định nồng độ UA mẫu nước tiểu pha loãng (Cx) phương pháp thêm chuẩn với điểm thêm chuẩn 16,6 µM, hiệu suất thu hồi đạt 95-97% Nồng độ UA mẫu nước tiểu ban đầu (CUA) tính từ nồng độ UA mẫu pha loãng nhân với hệ số pha loãng 167 lần ứng với tỷ lệ 3:500 thu kết 2,766 mM Tiến hành phân tích tương tự với mẫu nước tiểu lấy từ tình nguyện viên độ tuổi khác nhau, kết phân tích thu trình bày bảng Bảng Kết xác định UA mẫu nước tiểu Độ tuổi Cx mẫu nước tiểu pha lỗng (µM) CUA mẫu nước tiểu ban đầu (mM) < 30 tuổi 15,89 2,65 > 30 tuổi 16,34 2,72 > 50 tuổi 17,08 2,85 So sánh với nồng độ UA quy định nước tiểu từ 1,5-5,9 mM [3], ta thấy nồng độ UA nước tiểu lấy từ tình nguyện viên độ tuổi khác nằm giới hạn cho phép Kết luận Trong nghiên cứu này, điện cực biến tính GCE/rGO/ PDA-Cu/CuNPs chế tạo thành cơng theo điều kiện tối ưu Điện cực có đáp ứng chọn lọc ổn định cao với UA Khi dung dịch có DA AA tín hiệu DA tách hồn tồn AA khơng ảnh hưởng đến xác định UA Điện cực GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs đạt giới hạn phát với UA 3,9 µM tuyến tính khoảng 11,9-393 µM Điện cực ứng dụng xác định UA mẫu nước tiểu theo phương pháp thêm chuẩn với kết thu có độ xác tin cậy cao LỜI CẢM ƠN Bài báo hoàn thành với tài trợ đề tài nghiên cứu khoa học theo Hợp đồng số 54/HĐ-ĐHCNVT, ngày 30/12/2016 Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đồng hỗ trợ Đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.CN.46-16 61(1) 1.2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hyon K Choi, D.B Mount, Anthony M Reginato, American College of Physicians, American Physiological Society (2005), “Pathogenesis of Gout”, Ann Intern Med., 143(7), pp.499-516 [2] S.S Daskalopoulou, et al (2004), “Uric acid levels and vascular disease “, Curr Med Res Opin., 20(6), pp.951-954 [3] L.M De Lau, et al (2005), “Serum uric acid levels and the risk of Parkinson disease”, Ann Neurol., 58(5), pp.797-800 [4] D Lakshmi, et al (2011), “Electrochemical detection of uric acid in mixed and clinical samples: a review”, Electroanalysis, 23(2), pp.305-320 [5] L.T Guangming Yang, Ya Shi, Suiping Wang, Xuxiao Lu, Huiping Bai, and Yunhui Yang (2009), “Direct determination of uric acid in human serum samples using polypyrrole nanoelectrode ensembles”, Bull Korean Chem Soc., 30(2), pp.454-458 [6] Rajendra N Goyal, M.O Aditi Sangal, and Sudhanshu P Singh (2005), “Differential pulse voltammetric determination of uric acid at nanogold modified indium tin oxyde (ITO) electrode”, Indian Journal of Chemistry, 44A, pp.945-949 [7] S Hiroaki, H Ranko, M Kazuhiro, S Haruki, and S Susumu (2011), “Electrochemical selective detection of uric acid using a copper-modified carbon electrode”, Anal Sciences, 27(3), pp.333335 [8] X Wang, et al (2013), “Simultaneous electrochemical determination of ascorbic acid, dopamine and uric acid using a palladium nanoparticle/graphene/chitosan modified electrode”, Journal of Electroanalytical Chemistry, 695, pp.10-16 [9] C.M Welch, and R.G Compton (2006), “The use of nanoparticles in electroanalysis: a review”, Anal Bioanal Chem., 384(3), pp.601-619 [10] A Babaei, D.J Garrett, and A.J Downard (2011), “Selective simultaneous determination of paracetamol and uric acid using a glassy carbon electrode modified with multiwalled carbon nanotube/chitosan composite”, Electroanalysis, 23(2), pp.417-423 [11] M.M.I Khan, A.M.J Haque, and K Kim (2013), “Electrochemical determination of uric acid in the presence of ascorbic acid on electrochemically reduced graphene oxide modified electrode”, Journal of Electroanalytical Chemistry, 700, pp.54-59 [12] M Zhang, et al (2012), “A self-assembled polydopamine film on the surface of magnetic nanoparticles for specific capture of protein”, Nanoscale, 4(10), pp.3141-3147 [13] W.S Hummers, and R.E Offeman (1958), “Preparation of graphitic oxyde”, Journal of the American Chemical Society, 80(6), p.18 [14] A.J Bard and L.R Faulkner (2000), Electrochemical methods: fundamentals and applications, Wiley 42 ... 0,250 0,500 0,750 E/V Hình4 củaGCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs UA GC E/rGO/PDA Hình TínTín hiệuhi CVệu củaCV UA với tốc độ quét thếmV/s khác từ 20 đến 125 mV/s từ 20 đến 125 Bảng So sánh đáp ứng UA điện... xúc tác điện hóa cho phản ứngoxy hóa UA CuNPs tăng cường rõ rệt Hình Tín CV điệncủa cực biến khác Hình 6hiệu Tín hicủa ệu CV cáctínhđiện cực biến tính k hác đo dung d ịch /K 4Fe(CN) K 3FeCN) mM... mặtcompozit điện hoạt củavàđiện cực biếntạo tính loại S ự hình thành hạt nanođồng bề mặt sẽđóng vai trị loại bỏ ảnh hưởng AA mm thấy, quá3,14 trình xác địnhcho điện hóa củamàng UA [7] PDA sau
Ngày đăng: 05/01/2023, 10:39
Xem thêm:
