Việc áp dụng phương pháp DP – ASV dùng điện cực GCE/P(BCP)/ZnO để xác
định UA trong mẫu thực tế, chúng tôi lựa chọn đối tượng phân tích là mẫu nước tiểu và mẫu máu.
- Đối với mẫu nước tiểu, do không có điều kiện chúng tôi chỉ lấy mẫu của người bình thường vào buổi sáng sớm chứ không lấy liên tục trong 24 giờ. Mẫu sau khi lấy mang lên phòng thí nghiệm và bảo quản trong tủ lạnh ở 4oC.
- Đối với mẫu máu, chúng tôi lấy mẫu máu của một số bệnh nhân đến khám tại Phòng khám sức khỏe nghề nghiệp, Trung tâm Y tế dự phòng, tỉnh Thừa Thiên Huế. Mẫu máu sau khi lấy được tiến hành ly tâm với tốc độ 5000 vòng/phút ở nhiệt độ
¾ Lý lịch mẫu
Mẫu nước tiểu và mẫu huyết thanh được tổng hợp trong bảng 3.39.
Bảng 3.39. Lý lịch mẫu nước tiểu và mẫu huyết thanh
Mẫu nước tiểu Mẫu huyết thanh
Mẫu
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Kí hiệu NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 HT1 HT2 HT4 HT5 HT6
Đối
tượng Nữ Nam Nữ Nữ Nữ Nam Nam Nam Nữ Nữ
Tuổi 51 28 26 22 26 44 29 27 26 40
¾ Phân tích mẫu thực tế
* Đánh giá độđúng
Theo kết quả nghiên cứu của các tác giả [138, 142] khi xác định hàm lượng của UA trong đối tượng mẫu nước tiểu và mẫu huyết thanh không cần qua giai đoạn tiền xử lý mẫu và do đó, chúng tôi cũng không tiến hành tiền xử lý mẫu.
Để xác định hàm lượng UA trong hai đối tượng mẫu, trước hết tiến hành xác định
độ đúng của phương pháp DP – ASV dùng điện cực GCE/P(BCP)/ZnO trên mẫu thật thêm chuẩn (spike samples). Các mẫu thật được lựa chọn như sau:
- Mẫu nước tiểu là mẫu NT2 và NT5. Quá trình tiến hành thí nghiệm như sau: Thí nghiệm 1 (TN1) – phân tích mẫu thật không thêm chuẩn (no spike): Lấy 100 µL dung dịch mẫu vào bình điện phân. Thêm vào 1,000 mL dung dịch đệm photphate 1,000M (pH = 5,5) và nước cất 2 lần cho vừa đủ 10 mL. Tiến hành xác định UA bằng phương pháp DP-ASV dùng điện cực GCE/P(BCP)/ZnO và định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn, mỗi lần thêm chuẩn là 50 µL UA 4.10–3 M. Từ đó xác định hàm lượng UA trong mẫu theo công thức (3.46).
Trong đó: - Cmẫu: nồng độ UA trong mẫu ban đầu (µM); - Cbđp: nồng độ UA trong bình điện phân (µM);
- Vbđp: thể tích dung dịch trong bình điện phân – 10 mL; - Vmẫu: thể tích dung dịch mẫu – 0,100 mL.
Vbđp Vmẫu
Thí nghiệm 2 (TN2) – phân tích mẫu thật thêm chuẩn (spike sample): Lấy 1,000 mL dung dịch mẫu vào ống polyetylene, sau dó thêm vào 0,200 mL dung dịch chuẩn UA 4.10–3 M rồi tiến hành lắc đều, gọi là mẫu thật thêm chuẩn (SS). Lấy 120 µL dung dịch SS vào bình điện phân. Thêm vào 1,000 mL dung dịch đệm photphat 1,000M (pH = 5,5) và nước cất 2 lần cho vừa đủ 10 mL. Tiến hành xác định UA bằng phương pháp DP- ASV dùng điện cực GCE/P(BCP)/ZnO và định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn, mỗi lần thêm chuẩn là 50 µL UA 4.10–3 M. Từ đó xác định hàm lượng UA trong mẫu theo công thức (3.46).
- Mẫu huyết thanh là mẫu HT5 và HT6. Quá trình thí nghiệm hoàn toàn tương tự
nhưđối với mẫu nước tiểu.
Đối với TN1 lấy 200 L mẫu huyết thanh đem xác định UA.
Đối với TN2: + Mẫu HT5 lấy 500 µL mẫu huyết thanh và 45 µL dung dịch UA 4.10–3 M, lắc đều. Sau đó lấy 200 µL cho vào bình điện phân và xác định UA.
+ Mẫu HT6 lấy 500 L mẫu huyết thanh và 25 µL dung dịch UA 4.10–3 M. Sau đó lấy 200 µL cho vào bình điện phân và xác định UA
Khi đó độ hồi phục được tính bởi công thức [105]:
Trong đó, C0 (μM) là nồng độ chất phân tích được thêm chuẩn vào trong mẫu thật; C1 (μM) là nồng độ chất phân tích trong mẫu thật; C2 (μM) là nồng độ chất phân tích trong mẫu thật đã được thêm chuẩn (μM).
Kết quả xác định các mẫu nước tiểu, mẫu huyết thanh và độ thu hồi được trình bày ở bảng 3.40 và bảng 3.41.
Bảng 3.40.Độ thu hồi của một số mẫu nước tiểu (a)
Mẫu CUA (μM) – TN1 CUA thêm (μM) CUA tìm thấy (μM) – TN2 Rev (%)
NT2 1881 - 7 800 2734 - 10 106,6
NT5 2119 - 9 800 2932 - 11 101,7
(a): giá trị trung bình với n = 3, ĐKTN: nhưở bảng 3.36.
C2 – C1 Co
Bảng 3.41.Độ thu hồi của một số mẫu huyết thanh (a)
Mẫu CUA (μM) CUA thêm (μM) CUA tìm thấy (μM) Rev (%)
HT5 408 4 350 754 5 98,8
HT6 276 3 200 481 4 102,5
(a): giá trị trung bình với n = 3, ĐKTN: nhưở bảng 3.28.
Như vậy, độ thu hồi của phương pháp DP-ASV dùng điện cực biến tính GCE/P(BCP)/ZnO có giá trị dao động từ 98,8% đến 106,6% trên hai đối tượng mẫu thật là nước tiểu và huyết thanh là hoàn toàn chấp nhận được.
* Đánh giá độ lặp lại của điện cực làm việc
Để xem xét độ lặp lại của điện cực biến tính, chúng tôi lựa chọn ba mẫu nước tiểu là NT2, NT4 và NT5 đem phân tích. Mỗi mẫu tiến hành phân tích 03 lần và trong mỗi lần phân tích, chúng tôi sử dụng điện cực làm việc được biến tính hoàn toàn mới. Kết quảđược chỉ ra ở bảng 3.42.
Bảng 3.42. Hàm lượng UA trong 3 mẫu NT2, NT4 và NT5 sau 3 đo lần lặp lại
Hàm lượng UA (mM) Số lần đo NT2 NT4 NT5 Lần 1 1,94 4,04 2,35 Lần 2 1,91 3,93 2,49 Lần 3 2,13 3,72 2,32 Trung bình 1,99 3,90 2,39 RSD (%) 5,93 4,27 3,75 RSDH (%) 6,67 6,03 6,49
Qua kết quả ở bảng 3.42 cho thấy độ lặp lại là rất tốt với giá trị độ lệch chuẩn tương đối của các thí nghiệm đều nhỏ hơn độ lệch chuẩn tương đối tính theo hàm Howitz ở nồng độ tương ứng.
Mặt khác, từ các kết quảở bảng 3.42 có thể khẳng định rằng khi thay đổi từđiện cực biến tính này sang điện cực biến tính khác là khác nhau không đáng kể, như vậy,
* Phân tích mẫu thật
Sau khi đánh giá độ đúng của phương pháp, chúng tôi tiến hành phân tích hàm lượng UA trong 05 mẫu nước tiểu và 05 mẫu huyết thanh. Kết quả được trình bày ở
bảng 3.43, 3.44. Bảng 3.43. Nồng độ UA trong mẫu nước tiểu (mM) NT1 CTB s (n = 3) NT2 CTB s (n = 3) NT3 CTB s (n = 3) NT4 CTB s (n = 3) NT5 CTB s (n = 3) 1,04 ± 0,02 1,99 ± 0,04 1,45 ± 0,08 3,87 ± 0,06 2,31 ± 0,05 ĐKTN: nhưở bảng 3.36.
Bảng 3.44. Nồng độ UA trong mẫu huyết thanh (µM)
HT1 CTB s (n = 3) HT2 CTB s (n = 3) HT4 CTB s (n = 3) HT5 CTB s (n = 3) HT6 CTB s (n = 3) 224 ± 4 322 ± 4 302 ± 4 255 ± 4 357 ± 6 ĐKTN: nhưở bảng 3.36.
- So với giá trị cho phép của người bình thường [1] thì hàm lượng UA trong cả
năm mẫu nước tiểu đều nằm trong phạm vi cho phép.
- Hàm lượng UA trong mẫu HT2 (nam), HT4 (nam) và HT6 (nữ) là khá cao và đã lớn hơn mức dưới của giá trị cho phép của người bình thường (nam – 214 µM và nữ – 137 µM). Riêng mẫu HT6 (nữ) đã ở mức báo động so với giá trị cho phép của người bình thường (nữ – 393 µM) [1].
CÁC KẾT LUẬN CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
Trong luận án này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng bề mặt của các loại vật liệu ZnO và La - ZnO cũng như hoạt tính xúc tác, xúc tác quang hoá, cảm biến khí, cảm biến điện hoá của các vật liệu tổng hợp được. Từ kết quả nhận được của luận án, chúng tôi rút ra các kết luận chính sau:
1. Có thể tổng hợp kiểm soát hình thái của dạng micro/nano ZnO từ dạng đĩa đến dạng que trong hệ kẽm acetate - dung môi hữu cơ có dùng HM làm chất tạo môi trường kiềm. Các dạng thù hình chính thường tạo ra là dạng đĩa lục lăng, dạng trống và dạng que. Các alcohol như CH3OH, C2H5OH, C3H7OH, C4H7OH có khuynh hướng tạo ra ZnO dạng đĩa lục lăng hay dạng que tùy theo tỉ lệ alcohol - nước phù hợp. Tỉ lệ cường
độ nhiễu xạ I(002)/I(101) có thể dùng để dựđoán hình thái vật liệu, khi tỉ lệ này càng lớn thì
dạng đĩa càng chiếm ưu thế và ngược lại. Trong hệ kẽm acetate - ethanol, sử dụng NaOH làm môi trường kiềm thì có khuynh hướng tạo thành dạng que (1D), trong khi đó dùng KOH thì cho dạng hình thái (0D).
2. Khi La pha tạp vào ZnO thì thể tích tế bào tinh thể sẽ gia tăng. Kết quả thí nghiệm cho thấy kích thước tế bào tăng khi pha tạp đến tỉ lệ mol La/Zn = 0,031. Khi tiếp tục tăng tỉ lệ mol La/Zn thì kích thước tế bào có khuynh hướng giảm. Năng lượng vùng cấm của ZnO là 3,18 eV trong khi đó của La - ZnO lớn hơn 3,2 eV. Hoạt tính acid giảm đáng kể khi La pha tạp vào ZnO, đặc biệt các tâm acid mạnh ở nhiệt độ cao. Khi ở nồng độ gel loãng, nhiệt độ thủy nhiệt và nồng độ NaOH thấp, hạt có khuynh hướng phát triển đẳng hướng tạo ra hạt cầu. Khi nồng độ gel cao, nhiệt độ cũng như
nồng độ NaOH cao, thì hình thành nano La - ZnO tạo thành dạng que.
3. Vật liệu ZnO và La - ZnO có độ cảm biến khí H2, C2H5OH cao hơn so với nhiều nghiên cứu trước đây đã công bố. Khi pha tạp La vào ZnO độ cảm biến với các khí H2, C2H5OHcó khuynh hướng tăng so với ZnO. Độ cảm biến của ZnO và La - ZnO giảm theo trật tự: C2H5OH > H2 > NH3; Đối với trường hợp cảm biến khí ethanol,
độ hồi đáp như là một hàm số tuyến tính theo nồng độ ban đầu.
4. Hệ xúc tác nâng cao ZnO/H2O2 kết hợp với sóng siêu âm rất có hiệu quả đối với quá trình làm mất màu và phân huỷ khoáng hoá MB. Phương pháp nồng độ đầu
tiên cho kết quả lặp lại và thuận lợi cho nghiên cứu động học. Bậc phản ứng cho kết quả lặp lại tốt, nhưng hằng số tốc độ thay đổi tuỳ thuộc vào thời điểm tính toán nồng
độ ban đầu. Phương trình động học mất màu MB bằng H2O2 trên xúc tác nano ZnO có sự hỗ trợ của sóng siêu âm đã được đưa ra trong nghiên cứu.
5. Cả hai chất xúc tác ZnO và La-ZnO đều có hoạt tính xúc tác quang hoá trong vùng tử ngoại và khả kiến, nhưng hoạt tính quang hoá của nó trong vùng khả kiến yếu hơn nhiều so với vùng tử ngoại. Phương pháp nồng độ đầu rất hiệu quả trong việc nghiên cứu động học hình thức, kết quả cho thấy bậc phản ứng mất màu quang hoá là phản ứng bậc nhất. Hằng số tốc độ tính theo mô hình phản ứng đơn phân tử Langmuir - Hinshellwood cho thấy rằng, hằng số tốc độ thay đổi phụ thuộc nhiều vào thời điểm tính toán tốc độđầu và hằng số tốc độ phản ứng có khuynh hướng giảm, tỉ sốkT:Kađặc trưng cho mức độ phản ứng quang hoá và hấp phụ rất lớn đến vài ngàn lần cho thấy sự
hấp phụ có thểđược bỏ qua và sự mất màu ởđây do phản ứng quang hoá quyết định. 6. Kiểu điện cực biến tính GC/P(BCP)/ZnO cũng đã tiến hành khảo sát được các
điều kiện thực nghiệm cho phương pháp von – ampe hòa tan anot xác định acid uric, phương pháp này có độ lặp lại cao, khoảng tuyến tính tốt với độ nhạy thấp, độ đúng cao. Vì vậy, dùng nano ZnO dạng đĩa để biến tính điện cực áp dụng trong phân tích
điện hóa, với mục đích xác định nồng độ acid uric trong nước tiểu và huyết thanh như đã nghiên cứu.
KIẾN NGHỊ
Để luận án được hoàn chỉnh hơn, chúng tôi đề xuất một số kiến nghị sau:
1.Tiếp tục nghiên cứu pha tạp thêm một số kim loại quí (Pt, Au, Ag) để hạ thấp nhiệt độ cảm biến khí (< 200 oC).
2. Mở rộng chế tạo vật liệu ZnO đa cấp trên các chất nền (Si, SiO2) (dạng màng mỏng) để có thểứng dụng trong thực tiễn.
3. Nghiên cứu sâu hơn về cơ chế xúc tác oxy hoá phẩm nhuộm bằng xúc tác ZnO, La - ZnO kết hợp với sóng siêu âm, xúc tác quang hoá và mở rộng thêm các chất hữu cơ khó phân huỷ hơn, để có thểứng dụng trong thực tế.
4. Nghiên cứu đo đồng thời nhiều chất hữu cơ (ví dụ acid uric, acid acorbic v.v..) trên điện cực biến tính bằng ZnO.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
1. Võ Triều Khải, Trần Thái Hòa, Nguyễn Văn Ly, Đinh Quang Khiếu (2012), “Ảnh
hưởng của dung môi hữu cơđến hình thái vật liệu nano/micro ZnO”, Tạp chí Khoa học và công nghệ, Tập 50 (số 3B), Tr. 61 – 67.
2. Vo Trieu Khai, Mai Thi Thanh, Nguyen Hai Phong, Tran Thai Hoa, Dinh Quang
Khieu (2013), “A kinetic study of ultrasound-assisted catalytic wet peroxide oxidation of methyl blue”, Tạp chí Hóa học, Tập 51 (Số 2AB), Tr. 317 – 321.
3. Võ Triều Khải, Trần Xuân Mậu, Nguyễn Hải Phong, Trần Thái Hoà, Đinh Quang
Khiếu (2013), “Tổng hợp và đặc trưng ZnO, La-ZnO dạng que bằng phương pháp thủy nhiệt”, Tạp chí xúc tác và hấp phụ, Tập 3, 2014, Tr. 27 – 34.
4. Võ Triều Khải, Nguyễn Hải Phong, Trần Thái Hoà, Đinh Quang Khiếu (2013), “Nghiên
cứu động học phản ứng mất màu phẩm nhuộm xanh methyl bằng xúc tác quang hóa La- ZnO”, Tạp chí xúc tác và hấp phụ, Tập 3, 2014, Tr. 35 – 40.
5. Võ Triều Khải, Trần Xuân Mậu, Nguyễn Hải Phong, Trần Thái Hoà, Đinh Quang
Khiếu (2013), “Nghiên cứu hoạt tính cảm biến ethanol của ZnO và La-ZnO”, Tạp chí xúc tác và hấp phụ, Tập 3, 2014, Tr. 67 – 73.
6. Võ Triều Khải, Trần Xuân Mậu, Nguyễn Hải Phong, Trần Thái Hoà, Đinh Quang
Khiếu (2013), “Nghiên cứu hoạt tính cảm biến khí H2 và NH3”, Tạp chí xúc tác và hấp phụ, Tập 3, 2014, Tr. 74 – 79.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. Tiếng Việt
1. Bộ Y tế (2012), Các xét nghiệm thường quy áp dụng trong thực hành lâm sàng, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội.
2. Phạm Luận (2006), “Phương pháp phân tích phổ nguyên tử”, NXB Đại học QGHN, Hà Nội.
3. Phạm Ngọc Nguyên (2004), “Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội.
4. Trần Văn Nhân (1999), “Hóa lý thuyết tập III”, NXB giáo dục, tr. 45-52. 5. Hồ Viết Quý (2000), “Phân tích Lý – Hóa”, NXB Giáo dục, Hà Nội.
6. Đào Đình Thức, “Một số phương pháp ứng dụng trong hóa học”, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội.
7. Nguyễn Đình Triệu (1999), “Các phương pháp vật lý ứng dụng trong hóa học”, NXBĐại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
B Tiếng Anh
8. Ali S. M. U., Aijazi T., Axelsson K., Nur O., Willander M. (2011), “Wireless Remote Monitoring of Glucose Using a Functionalized ZnO Nanowire Arrays Based Sensor, Sensors, Vol. 11(9), 8485-8496
9. Anandan S., Vinu A., Mori T., Gokulakrishnan N., Srinivasu P., Murugesan V., Ariga K. (2007), “Photocatalytic degradation of 2,4,6-trichlorophenol using lanthanum doped ZnO in aqueous suspension”, Catalysis Communications, 8, pp 1377 - 1382.
10. Anandan S., Vinu A., Sheeja Lovely K. L. P., Gokulakrishnan N., Srinivasu P., Mori T., Murugesan V., Ariga K. (2007), “Photocatalytic activity of La- doped ZnO for the degradation of monocrotophos in aqueous suspension”, J. Mol. Catal. A: Chem., 266, pp 149–157.
11. Apostolos, Nikolopoulos N., Igglessi-Markopoulou O., Papayannakos N. (2006), “Ultrasound assisted catalytic wet peroxide oxidation of phenol: kinetics and intraparticle diffusion effects”, Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 13, pp 92–97.
12. ArunJose L., Linet J. M., Sivasubramanian V., Akhilesh K. Arora , JustinRaj