Điện cực GCE/Gr/PDA-Cu(II)/CuNPs, GCE/Gr/PDA-Cu(II)/CuNPs được ứng dụng làm điện cực làm việc để phân tích hàm lượng UA, Pt/Gr/ PANi/Ureaza được sử dụng phân tích hàm lượng Ure trong mẫu nước tiểu bằng phương pháp thêm chuẩn. Tất cả các kết quả được đối chiếu, so sánh với kết quả từ 1 đơn vị phân tích độc lập, có nhiều kinh nghiệm trong phân tích các mẫu nước tiêu. Kết quả chi
tiết được thể hiện trong bảng 3.23. Kết quả cho thấy việc sử dụng các điện cực cảm biến trong luận án cho kết quả tương đối sát với mẫu phân tích đối chứng tại đơn vị độc lập (sai số tối đa dưới 4%), chứng tỏ rằng các kết quả nghiên cứu có độ tin cậy cao. Các điện cực cảm biến trong luận án có nhiều tiềm năng để phát triển ứng dụng trong thực tế
Bảng 3.23: Phân tích mẫu nước tiểu với các điện cực cảm biến
STT Điện cực Chỉ tiêu phân tích Kết quả đối chứng (mM) kết quả đo được được(mM) Sai khác tương đối (%) 1 GCE/Gr/PDA- Cu(II)/CuNPs UA 1,89 1,92 (n=5) 1,56 2 GCE/Gr/PDA- Cu(II)/CuNPs UA 1,89 1,96 (n=5) 3,57 3 Pt/Gr/ PANi/Ureaza Ure 350,8 347,6 (n=5) 0,92
KẾT LUẬN
Từ những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, các kết quả nghiên cứu chính đã đạt được như sau:
a) Đã xây dựng qui trình tối ưu và chế tạo thành công ba loại điện cực biến tính dùng để phân tích nhạy và chọn lọc đối với UA, Ure trong mẫu nước tiểu gồm:(1) điện cực biến tính GCE/Gr/PDA-Cu(II)/CuNPs chế tạo bằng vật liệu Gr với PDA-Cu và hạt nano đồng; (2) điện cực biến tính GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs chế tạo bằng vật liệu GO với PDA-Cu và hạt nano đồng; (3) điện cực biến tính Pt/Gr/ PANi/Ureaza chế tạo bằng vật liệu Gr với polyanilin và enzym ureaza.
Đã ứng dụng các điện cực biến tính chế tạo đươc để xác định UA và ure trong mẫu nước tiểu 24 giờ cho kết quả có độ chính xác cao.
Những loại vật liệu như Gr, GO, hạt nano kim loại, polyme dẫn là những vật liệu có nhiều ưu điểm và có tính chất lý hóa ưu việt nhưng khó tích hợp trên các loại bề mặt cảm biến. Trong luận án này, các loại vật liệu trên đã được nghiên cứu và ứng dung thành công vào mục đích đề ra trong chế tạo điện cực biến tính xác định UA và ure. Trong các qui trình chế tạo điện cực biến tính, cơ sở của các tính chất và cơ chế lý hóa của từng loại vật liệu đã được khảo sát và biện luận, giải thích
b) Đã chế tạo thành công điện cực biến tính GCE/Gr/PDA-Cu(II)/CuNPs có độ nhạy và độ chọn lọc cao với axit uric. Khoảng tuyến tính của điện cực là 1,19.10-5 – 3,46.10-4(mol/L), LOD = 8,142.10-7(mol/L), LOQ = 2,71.10-6 (mol/L), điện cực có độ lặp lại và độ ổn định tín hiệu tốt.
Đã chế tạo thành công điện cực biến tính GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs có độ nhạy và độ chọn lọc cao với axit uric. Điện cực GCE/rGO/PDA-Cu/CuNPs sau khi chế tạo xong được khảo sát và tối ưu hóa các điều kiện để đo UA tốt nhất như pH 7, khoảng tuyến tính 1,19.10-5 – 2,24.10-4 (mol/L), LOD = 3,9 .10-6(mol/L). Điện cực sau khi chế tạo được ngâm trong đệm để qua đêm đáp ứng với UA tốt hơn, độ ổn định cao hơn điện cực vừa mới chế tạo và điện cực đo ở ngày thứ 3.
Đã chế tạo thành công điện cực Pt/Gr/ PANi/Ureaza với các điều kiện tối ưu để xác định ure như pH 7, khoảng tuyến tính 5.10-3 – 30.10-3 (mol/L); LOD = 1,59.10-6 (mol/L); LOQ = 5,3.10-6 (mol/L).
c) Đã ứng dụng các điện cực biến tính chế tạo được để phân tích mẫu nước tiểu. Kết quả thu được có độ tin cậy cao được đối chứng bằng kết quả thử nghiệm song song của một đơn vị dịch vụ đôc lập. Cho phép kết luận rằng điện cực biến tính đã chế tạo thành công để ứng dụng phân tích mẫu nước tiểu.
Thành công của luận án là một đóng góp có giá trị về mặt ứng dụng vật liệu mới trong nghiên cứu điện hóa để phân tích đối tượng mẫu y sinh.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Bui Thi Phuong Thao, Duong Thu Ha, Nguyen Le Huy, Do Phuc Quan, Tran
Dai Lam. Electrochemical determination of Uric acid based on polydopamine - Copper/ Graphene (Gr-PDA-Cu). The 6th Analytica Vietnam Conference 2019 page 292 – 303
2. Nguyen Hai Binh, Bui Thi Phuong Thao, Cao Thi Thanh, Nguyen Van
Quynh, Bui Dinh Tu, Tran Dai Lam, Nguyen Van Chuc, Do Phuc Quan. A hybrid
film of Graphene/Polyaniline/Urease based electrochemical biosensor for the rapid determination of herbicide atrazine. The 6th Analytica Vietnam Conference 2019 page 119-125
3. Do Phuc Quan; Bui Thi Phuong Thao;Nguyen Van Trang; Nguyen Le Huy;
Nguyen Quoc Dung; ; Minhaz Uddin Ahmed,Tran Dai Lam, The role of copper
nanoparticles decorating polydopamine/graphene film as catalyst in the enhancement of uric acid sensing. Journal of Electroanalytical Chemistryjournal,
Journal of Electroanalytical Chemistryjournal Volume 893, 15 July 2021, 115322
4. Bùi Thị Phương Thảo, Dương Thu Hà, Đỗ Phúc Quân, Trần Đại Lâm.
Nghiên cứu xác định chọn lọc điện hóa axit uric trên điện cực biến tính nano compozit rGO/PDA-Cu/CuNPs. Tạp chí Khoa học và công nghệ Việt Nam tập 61, số 1 tháng 1/2019 trang 37-42
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Johnson R. J., Kang D.-H., Feig D., et al. Is there a pathogenetic role for uric acid in hypertension and cardiovascular and renal disease? Hypertension. 2003;41(6):1183–1190.
2. Abellán-Llobregat A., Vidal L., Rodríguez-Amaro R., Berenguer-Murcia Á., Canals A., Morallón E. Au-IDA microelectrodes modified with Au-doped graphene oxide for the simultaneous determination of uric acid and ascorbic acid in urine samples. Electrochimica Acta. 2017; 227:275–284.
3. Mazzali M., Hughes J., Kim Y.-G., et al. Elevated uric acid increases blood pressure in the rat by a novel crystal-independent mechanism. Hypertension. 2001;38(5):1101–1106.
4. Kutzing M. K., Firestein B. L. Altered uric acid levels and disease states. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2008;324(1):1–7. 5. George S. K., Dipu M. T., Mehra U. R., Singh P., Verma A. K., Ramgaokar J.
S. Improved HPLC method for the simultaneous determination of allantoin, uric acid and creatinine in cattle urine. Journal of Chromatography B. 2006;832(1):134–137. doi: 10.1016/j.jchromb.2005.10.051.
6. Muñoz J. A., López-Mesas M., Valiente M. Development and validation of a simple determination of urine metabolites (oxalate, citrate, uric acid and creatinine) by capillary zone electrophoresis. Talanta. 2010;81(1-2):392–397. 7. Kwon W., Kim J. Y., Suh S., In M. K. Simultaneous determination of
creatinine and uric acid in urine by liquid chromatography-tandem mass spectrometry with polarity switching electrospray ionization. Forensic Science International. 2012; 221(1-3): p 57–64.
8. Miyake M., Shibukawa A., Nakagawa T. Simultaneous determination of creatinine and uric acid in human plasma and urine by micellar electrokinetic chromatography. Journal of Separation Science; 1991; 14(3): p181–185. 9. A.J. Bard, L.R. Faulkner, Electrochemical methods: fundamentals and
10. K. Pramoda, K. Moses, U. Maitra, C. Rao, Superior performance of a MoS2 – RGO composite and a borocarbonitride in the electrochemical detection of dopamine, uric acid and adenine, Electroanalysis; 2015; 27(8) p 1892-1898 11. X. Cai, K. Kalcher, C. Neuhold, B. Ogorevc, An improved voltammetric
method for the determination of trace amounts of uric acid with electrochemically pretreated carbon paste electrodes, Talanta; 1994; 41(3): p.407- 413
12. J.S. Ye, Y. Wen, W. De Zhang, L.M. Gan, G.Q. Xu, F.S. Sheu, Selective voltammetric detection of uric acid in the presence of ascorbic acid at well aligned carbon nanotube electrode; Electroanalysis, 2003; 15 (21); p1693-1698. 13. J.M. Zen, P.J. Chen, A Selective Voltammetric Method for Uric Acid and
Dopamine Detection Using Clay-Modified Electrodes, Anal. Chem; 1997; 69 (24); p5087-5093
14. E. Popa, Y. Kubota, D.A. Tryk, A, Selective voltammetric and amperometric detection of uric acid with oxidized diamond film electrodes; Anal. Chem; 2000; 72(7); p1724-1727
15. S.B. Khoo, F. Chen, Studies of Sol−Gel Ceramic Film Incorporating Methylene Blue on Glassy Carbon: An Electrocatalytic System for the Simultaneous Determination of Ascorbic and Uric Acids, Anal. Chem; 2002; 74 (22) p.5734-5741.
16. J.C. Ndamanisha, L. Guo, Electrochemical determination of uric acid at ordered mesoporous carbon functionalized with ferrocenecarboxylic acid- modified electrode, Biosensors and Bioelectronics, 2008; 23(11); P.1680-1685 17. S. Wu, T. Wang, Z. Gao, H. Xu, B. Zhou, C. Wang, Selective detection of uric
acid in the presence of ascorbic acid at physiological pH by using a β- cyclodextrin modified copolymer of sulfanilic acid and N-acetylaniline, Biosensors and Bioelectronics; 2008; 23(12), p.1776-1780
18. A. Özcan, Y. Şahin, Preparation of selective and sensitive electrochemically treated pencil graphite electrodes for the determination of uric acid in urine and blood serum, Biosensors and Bioelectronics;2010; 25(11), p. 2497-2502
19. S.A. Kumar, H.W. Cheng, S.M. Chen, Selective Detection of Uric Acid in the Presence of Ascorbic Acid and Dopamine Using Polymerized Luminol Film Modified Glassy Carbon Electrode, Electroanalysis 2009, 21(20), p.2281 – 2286 20. Z.-H. Sheng, X.-Q. Zheng, J.-Y. Xu, W.-J. Bao, F.-B. Wang, X.-H. Xia,
Electrochemical sensor based on nitrogen doped graphene: simultaneous determination of ascorbic acid, dopamine and uric acid, Biosens Bioelectron. 2012; 34(1), p.125-131
21. . C.-L. Sun, H.-H. Lee, J.-M. Yang, C.-C. Wu, The simultaneous electrochemical detection of ascorbic acid, dopamine, and uric acid using graphene/size-selected Pt nanocomposites, Biosens Bioelectron, 2011 ; 26(8), p.3450-3455.
22. F. Mizutani, S. Yabuki, Y. Sato, T. Sawaguchi, S. Iijima, Amperometric determination of pyruvate, phosphate and urea using enzyme electrodes based on pyruvate oxidase-containing poly(vinyl alcohol)/polyion complex-bilayer membrane, Electrochimica Acta, 2000; 45(18), p.2945-2952
23. J-K Yang, K. S. Ha, H. S. Baek, S. S. Lee, and M. L. Seo, Amperometric Determination of Urea Using Enzyme-Modified Carbon Paste Electrode, Bulletin of the Korean Chemical Society, 2004; 25(10); p.1499-1502
24. Munazza. A, Ayman. N, Sirajuddin, Zafar. H. I, Syed. T. H. S, Tayyaba. S, Hamayun. K, Ali. A, Abdul. N and Magnus. W, Simpler and highly sensitive enzyme-free sensing of urea via NiO nanostructures modified electrode, The Royal Society of Chemistry, 2016, 6, p.39001–39006
25. Nhi Sa Nguyen, Hyon HeeYoon, Nickel oxide-deposited cellulose/CNT composite electrode for non-enzymatic urea detection, Sensors and Actuators B: Chemical 2016, 236, p.304-310
26. Maples KR, Ronald PM. Free radical metabolite of uric acid. J Biolog Chem
1988;263(4):1709–12.
27. Dhana Lakshmi, Michael J. Whitcombe, Frank Davis, Piyush Sindhu Sharma,
Bhim Bali Prasad (2011), Electrochemical Detection of Uric Acid in Mixed and Clinical Samples: A review, Electroanalysis 23, No. 2, 305 – 320.
signal in gout and its comorbidities, Nat Rev Rheumatol. 2013 january; 9 (1): 13–23.
29. Luis Ruilope, César Cerezo, Uric acid and cardiovascular risk considered, e- journal of the ESC Council for cardiology Practice, 2012, 10(21).
30. Johnson RJ, Kang DH, Feig D, Kivlighn S, Kanellis J, Watanabe S, Tuttle KR, Rodriguez-Iturbe B, Herrera-Acosta J, Mazzali M. Is there a pathogenetic role for uric acid in hypertension and cardiovascular and renal disease? Hypertension. 2003; 41: p1183–1190.
31. H. K. Choi, D. B. Mount, A. M. Reginato, Pathogenesis of Gout. Annals of Internal Medicine 2005, 143, p499- 516.
32. Y. Zhao, X. Yang, W. Lu, H. Liao, F. Liao, Uricase based methods for
determination of uric acid in serum. Microchimica Acta 2009, 164(1), p1-6.
33. Y. Galban, M. J. Andreu, S. de Marcos Almenara, J. R. Castillo, Direct determination of uric acid in serum by a fluorometric-enzymatic method based on uricase, Talanta 2001, 54, p 847-854.
34. K. R. Geisinger, J. G. Batsakis, R. C. Bauer, Serum uric acid, Am. J. Clin. Pathol. 1979, 72, p 330-336.
35. M. A. Gilmartin, J. P. Hart, Novel, reagentless, amperometric biosensor for uric acid based on a chemically modified screen-printed carbon electrode coated with cellulose acetate and uricase. Analyst1994, 119, p 833 - 840. 36. M. Stankov, P. Djurdjevi , D. Stankov Determination of uric acid in human
serum by an enzymatic method using N-methyl-N-(4-aminophenyl)-3- methoxyaniline reagent J.Serb.Chem.Soc. 68(8–9)691–698(2003)
37. Zhao H, Wang Z, Jiao X, Zhang L, Lv Y (2012) Uricase based highly sensitive andn selective spectrophotometric determination of uric acid using BSA-stabilized Au nanoclusters as artificial enzyme.Spectroscopy Letters 45: 511-519.(2012)
38. Sanz V, de Marcos S, Galbán J. Uric acid determination using uricase and the autotransducer molecular absorption properties of peroxidase. Anal Chim Acta (2008) 607: 211-218.
39. Usman Ali SM, Alvi NH, Ibupoto Z, Nur O, Wilander M, et al.Selective potentiometric determination of uric acid with uricase immobilized on ZnO nanowires.Sensors and Actuators B: Chemical (2011)152: 241-247.
40. Cete S, Yasar A, Arslan F. An amperometric biosensor for uric acid determination prepared from uricase immobilized in polypyrrole film. Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol (2006)34: 367-380.
41. Hamzah HH, Zain ZM, Musa NLW, Lin YC, Trimbee E Spectrophotometric
Determination of Uric Acid in Urine Based-Enzymatic Method Uricase with 4- Aminodiphenylamine Diazonium Sulfate (Variamine Blue RT Salt). J Anal Bioanal Tech(2013)
42. JavierGalbán, Andreu Y, Almenara M.J,de Marcos S, Castillo JR. Direct determination of uric acid in serum by a fluorometric-enzymatic method based on uricase Talanta, 54,5(2001) P 847 – 854
43. Kand'ár, Roman, Žáková, P.,Mocová, T., Skalický, J., Kovařík, J.
Determination of uric acid in human serum using HPLC with UV detection
Klinicka Biochemie a Metabolismus 18(3):167-174 (2010)
44. Lei-WenXiang, JingLi, Jin-MingLin, Hai-FangLi Determination of gouty arthritis' biomarkers in human urine using reversed-phase high-performance liquid chromatography Journal of Pharmaceutical Analysis 4, 2, (2014), Pages 153-158
45. J. M. Zen, A. Senthil Kumar, D. M. Tsai, Recent Updates of Chemically Modified Electrodes in Analytical Chemistry, Electroanalysis 2003, 15, 1073. 46. S. A. Wring, J. P. Hart, Chemically modified, carbon-based electrodes and
their application as electrochemical sensors for the analysis of biologically important compounds, Analyst 1992, 117, 1215.
47. Markas. A. T. Gilmartin, J. P. Hart, B. Birch, Voltammetric and amperometric behaviour of uric acid at bare and surface-modified screen-printed electrodes: studies towards a disposable uric acid sensor, Analyst 1992, 117, 1299.
48. B. Khoo, F. Chen, Studies of Sol−Gel Ceramic Film Incorporating Methylene Blue on Glassy Carbon: An Electrocatalytic System for the Simultaneous
Determination of Ascorbic and Uric Acids, Anal. Chem. 2002, 74, 5734. 49. J. P. Hart, Electroanalysis of Biologically Important Compounds, Ellis
Horwood, Chichester 1990, p. 51.
50. E. Gonzalez, F. Pariente, E. Lorenzo, L. Hernandez, Amperometric sensor for hypoxanthine and xanthine based on the detection of uric acid, Anal. Chim. Acta 1991, 242, p267-273.
51. K. Shi, K.-K. Shiu, Determination of Uric Acid at Electrochemically Activated Glassy Carbon Electrode, Electroanalysis2001, 13, 1319.
52. S. Ye, Y. Wen, W. D. Zhang, L. M. Gan, G. Q. Xu, Selective voltammetric detection of uric acid in the presence of ascorbic acid at well- aligned cacbon nanotube electrode, Electroanalysis 2003, 15, p1693-1698.
53. A. Stamford, J. B. Justice Jr., Probing brain chemistry, Anal. Chem. 1996, 68, p359A-363A
54. L. Fernandez, H. Carrero, Electrochemical evaluation of ferrocene carboxylic acids confined on surfactant-clay modified glassy carbon electrodes: Oxidation of ascorbic acid and uric acid,Electrochim. Acta 2005, 50, p1233- 1240
55. H. R. Zaro, N. Nasirizadeh, M. M. Ardakani, J. Electroanal. Chem. 2005, 577, p 25-33
56. P. Ramesh, S. Sampath, Selective Determination of Uric Acid in Presence of Ascorbic Acid and Dopamine at Neutral pH Using Exfoliated Graphite Electrodes, Electroanalysis 2004, 16, 866.
57. R. Aguilar, M. M. Davila, M. P. Elizalde, Capability of a carbon– polyvinylchloride composite electrode for the detection of dopamine, ascorbic acid and uric acid, Electrochim. Acta 2004, 49, p 851-859.
58. J. M. Zen, Y. J. Chen, C. T. Hsu, Y. S. Ting, Poly (4‐vinylpyridine)‐coated chemically modified electrode for the detection of uric acid in the presence of a high concentration of ascorbic acid, Electroanalysis 1997, 9, p 1009- 1013. 59. M. A. Gandour, E. A. Kasim, A. H. Amrallah, O. A. Farghaly, Differential
pulse polarography of cadmium-and lead-urate and adsorptive stripping
voltammetric determination of uric acid,Talanta 1994, 41, p 439-444.
Jinsheng Liao, Suijun Liu, He-rui Wen, Electrochemical sensor based on a nanocomposite prepared from TmPO4 and graphene oxide for simultaneous voltammetric detection of ascorbic acid, dopamine and uric acid,
Microchimica Acta ( IF 6.232 ) Pub Date : 2019-02-15 , DOI: 10.1007/s00604-019-3299-7.
61. C. R. Raj, T. Ohsaka, Voltammetric detection of uric acid in the presence of ascorbic acid at a gold electrode modified with a self-assembled monolayer of heteroaromatic thiol, J. Electroanal. Chem. 2003, 540, p 69-77.
62. Mohammad M. A, Mohammad Ali S.M, Hadi B.Ali B, Hossein N
Simultaneous determination of dopamine, uric acid, and folic acid by a modified TiO2 nanoparticles carbon paste electrode. Turk J Chem 35 (2011), 573 – 585.
63. Yuting Shi, Jin Wang, Shumin Li, Bo Yan, Hui Xu, Ke Zhang & Yukou Du The Enhanced Photo-Electrochemical Detection of Uric Acid on Au Nanoparticles Modified Glassy Carbon Electrode Nanoscale Research Letters,
V12, 455 (2017)
64. L. Zheng, S. Wu, X. Lin, L. Nie, L. Rui, Selective Determination of Uric Acid by Using a β‐Cyclodextrin Modified Electrode, Electroanalysis 2001,