Jul 19, 2023
L の電気化学的測定
Scientific Reports volume 12、記事番号: 5469 (2022) この記事を引用する 2854 アクセス 14 引用 3 オルトメトリクスの詳細 この研究の目標の 1 つは、電気化学的手法を開発することでした。
Scientific Reports volume 12、記事番号: 5469 (2022) この記事を引用
2854 アクセス
14 件の引用
3 オルトメトリック
メトリクスの詳細
この研究の目標の 1 つは、対象分析物を測定する能力があり、安価で無毒な電気化学センサーを開発することでした。 もう 1 つの目標は、電子廃棄物の削減に影響を与えることでした。 これらに従って、亜鉛炭素電池のグラファイトロッドを使用して、ブリットン・ロビンソン緩衝液中のL-トリプトファンを測定するための電気化学センサーが調製されました。 実験研究では、差動パルスボルタンメトリーとサイクリックボルタンメトリーという 2 つの電気化学的方法が使用されました。 サポート溶液の pH 値、スキャン速度、L-トリプトファンの濃度など、さまざまなパラメーターが電流応答に及ぼす影響を研究しました。 ブリットン・ロビンソン緩衝液の pH 値は、L-トリプトファン酸化ピークの強度およびピーク電位に影響を与えました。 電流応答の強度は pH 4.0 で最も高くなりますが、pH が増加するにつれてピーク電位値は低くなり、プロトンも酸化還元反応に関与していることが示されました。 得られたデータに基づくと、グラファイト電極における L-トリプトファンの電気化学的酸化は不可逆的であり、2 電子/2 プロトン反応でした。 さらに、スキャン速度が増加するにつれて酸化ピークが増加することが観察されました。 得られた電気化学データから、L-トリプトファンの酸化は吸着と拡散によって制御されて混合されていることが示唆されました。 酸化ピークと L-トリプトファン濃度の間の直線相関を 5.0 ~ 150.0 μM の範囲で調べ、検出限界と定量限界の値はそれぞれ 1.73 μM と 5.78 μM でした。 また、準備された電気化学センサーは、牛乳とリンゴジュースのサンプル中の標的分析物の測定に成功しました。
L-トリプトファン(TRP)は人間の体には合成能力がないため、必須アミノ酸に属します1。 L-トリプトファンは人間にとってさまざまな意味があります。 これは食事における重要な成分であり、主に乳製品、肉、魚介類、大豆、ナッツなどのタンパク質が豊富な食品に含まれています2。 L-トリプトファンは、タンパク質の必須成分であるだけでなく、メラトニンやセロトニンなどの体内の重要な生体分子の前駆体であるナイアシンの合成にも関与しています3。 L-トリプトファンの欠乏は代謝障害や神経障害を引き起こす可能性があるため、L-トリプトファンのレベルを知ることは非常に重要です4。 これを念頭に置くと、食品サンプルだけでなく生体サンプルでもこのアミノ酸を測定することの重要性を理解できます。 この標的分析物の定量には多くの古典的な方法 5、6、7 が利用可能ですが、この研究分野では電気化学的手法が重要になっています。 ボルタンメトリーは、印加された電位の関数として電流を測定することに基づく電気化学的および電気分析技術です。 ボルタンメトリー技術には、ポーラログラフィー、サイクリック ボルタンメトリー、パルス ボルタンメトリー技術 (ノーマル パルス、ディファレンシャル パルス、方形波ボルタンメトリー) など、さまざまな種類があります 8。 ボルタンメトリー技術の利点は、有機分析物と無機分析物の両方について優れた感度と濃度の線形範囲が広いこと、分析に必要な時間が短いこと、測定に使用できる溶媒と電解質の幅広い選択肢、および複数の分析物を同時に測定できることです。事前に分離する必要なく、さまざまな分析物を分析できます9。 サイクリック ボルタンメトリー (CV) 測定は、通常、化合物、生体物質、または電極表面の電気化学的研究における最初のステップです。 CV の有効性は、広範囲の電位、酸化還元プロセスの熱力学、不均一反応の反応速度論、結合化学反応、または吸着プロセスにおけるターゲット分析物の酸化還元挙動に関する情報を迅速に取得できる能力に反映されています10。 CV は、初期電位値から所定の値までの作用電極電位の線形変化に基づいており、その後、電位は同じ走査速度で初期値または他の所定の値と反対方向に変化します11。 ディファレンシャルパルスボルタンメトリー (DPV) は、有機化合物と無機化合物の両方の微量を測定するのに非常に有用な技術であることが証明されています。 電極に電位パルスを印加すると、ほとんどの実験でファラデー電流と非ファラデー電流の比率が大幅に改善されます。これは、ファラデー電流は通常、非ファラデー電流(電気二重層充電電流)に比べて時間の経過とともにゆっくりと減少するためです。 )、より低い検出限界の達成が可能になります12。 これらの電流値間の差は、印加された電位の関数として記録され、その結果、ボルタモグラム上に対応するピークが生じ、その高さは測定された分析物の濃度に正比例します13。 さらに、電気化学センサーをテーマとしたレビューや研究論文の出版数が増加傾向にあることは、研究者の間でこの分野が重要であることを示しています14、15、16、17。 Zhao ら 18 は、Na2PO4/NaOH 緩衝液中の TRP を検出するための電気化学センサーとしてホウ素ドープ ダイヤモンド電極を使用しました。 Liu et al.19 は、銀ドープ TiO2 ナノ粒子修飾ガラスカーボン電極を使用して、0.1 M KOH および 0.1 M リン酸緩衝液中の TRP を測定しました。 ドーパミン、尿酸、L-トリプトファン、テオフィリンの同時検出には、カーボンドットで修飾されたガラス状カーボン電極 (CD/GCE) が使用されました20。 炭素電極は、低いバックグラウンド電流や良好な導電性などの優れた電気化学的特性により、センサーとして広く使用されています。 さらに、それらは比較的安価で、準備が簡単で、ほとんどが無毒です。 しかし、一部の研究者4、21、22は、技術の発展は大量の廃棄物の発生にも寄与するため、市販の電極の代わりに電池のグラファイト棒を使用することを提案しています。 このような廃棄物の中には亜鉛炭素電池も含まれています。 廃バッテリーを不適切に処理すると、環境中に重金属が放出され、生物にさまざまな悪影響をもたらす可能性があります23、24。 バッテリーのリサイクルは環境を保護し、大きな経済的利益を達成できる可能性があります25。 グラファイトロッドは導電性が高く表面積が大きいため、電位電気化学センサーとして利用できます4。 さらに、グラファイトロッドは改造に適しているため、より優れた特性を備えたセンサーの開発が可能になります。 以前の研究論文 21,22 によると、グラファイトロッドはミリセチン抗酸化物質とタンニン酸を検出するための電気化学センサーとして使用されています。