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Jul 19, 2023

L의 전기화학적 결정

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 5469(2022) 이 기사 인용 2854 액세스 14 인용 3 Altmetric Metrics 세부 정보 이 연구의 목표 중 하나는 전기 화학 물질을 개발하는 것이었습니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 5469(2022) 이 기사 인용

2854 액세스

14 인용

3 알트메트릭

측정항목 세부정보

이 연구의 목표 중 하나는 표적 분석물질을 결정할 수 있는 능력을 갖고 저렴하고 무독성인 전기화학 센서를 개발하는 것이었습니다. 또 다른 목표는 전자 폐기물 감소에 영향을 미치는 것이었습니다. 이에 따라 아연-탄소 배터리의 흑연 막대를 사용하여 Britton-Robinson 완충액에서 L-트립토판을 측정하기 위한 전기화학 센서를 준비했습니다. 실험 연구에는 차동 펄스 전압전류법과 순환 전압전류법이라는 두 가지 전기화학적 방법이 사용되었습니다. 지지 용액의 pH 값, 스캔 속도, L-트립토판 농도를 포함한 다양한 매개변수가 전류 반응에 미치는 영향을 연구했습니다. 브리튼-로빈슨 완충액의 pH 값은 L-트립토판 산화 피크의 강도와 피크 전위에 영향을 미쳤습니다. 전류반응의 세기는 pH 4.0에서 가장 높았으며, pH가 증가할수록 피크전위값은 낮아져 양성자도 산화환원반응에 참여함을 알 수 있다. 획득된 데이터에 기초하여, 흑연 전극에서 L-트립토판의 전기화학적 산화는 비가역적이며, 전자 2개/양성자 2개 반응이었습니다. 또한, 스캔 속도가 증가함에 따라 산화 피크가 증가하는 것으로 관찰되었다. 획득된 전기화학적 데이터에 따르면, L-트립토판의 산화는 흡착과 확산에 의해 혼합 조절되는 것으로 제안되었습니다. 산화 피크와 L-트립토판 농도 사이의 선형 상관 관계는 5.0-150.0 μM 범위에서 조사되었으며, 검출 한계 및 정량 한계의 획득 값은 각각 1.73 μM 및 5.78 μM이었습니다. 또한, 준비된 전기화학 센서는 우유와 사과 주스 샘플에서 표적 분석물질을 결정하는 데 성공했습니다.

L-트립토판(TRP)은 인체에 합성 능력이 없기 때문에 필수 아미노산에 속합니다1. L-트립토판은 인간에게 다양한 의미를 갖습니다. 이는 식단의 중요한 성분이며 유제품, 육류, 해산물, 콩 또는 견과류와 같이 단백질이 풍부한 식품에서 주로 발견됩니다2. L-트립토판은 단백질의 필수 구성요소일 뿐만 아니라 멜라토닌, 세로토닌과 같은 신체의 중요한 생체분자의 전구체인 니아신의 합성에도 참여합니다3. L-트립토판 수치를 아는 것은 결핍이 대사 및 신경 장애를 유발할 수 있기 때문에 매우 중요합니다4. 이를 염두에 두면 생물학적 시료는 물론 식품 시료에서도 이 아미노산을 결정하는 것이 중요해집니다. 이 표적 분석물질을 정량화하는 데 여러 가지 고전적 방법5,6,7을 사용할 수 있지만, 이 연구 분야에서는 전기화학 기술이 중요해졌습니다. 전압전류법(Voltammetry)은 적용된 전위의 함수로 전류를 측정하는 것을 기반으로 하는 전기화학 및 전기분석 기술입니다. 폴라로그래피, 순환 전압전류법, 펄스 전압전류법(일반 펄스, 차동 펄스 및 구형파 전압전류법)을 포함한 다양한 유형의 전압전류법이 있습니다8. 전압전류법의 장점은 유기 및 무기 분석물 모두에 대해 우수한 감도와 넓은 선형 농도 범위, 분석에 필요한 짧은 시간, 측정에 사용할 수 있는 용매 및 전해질의 폭넓은 선택, 여러 가지 분석물을 동시에 측정할 수 있는 가능성 등입니다. 사전 분리가 필요 없는 다양한 분석물질9. 순환 전압전류법(CV) 측정은 일반적으로 화합물, 생물학적 물질 또는 전극 표면에 대한 전기화학 연구 중 첫 번째 단계입니다. CV의 효과는 광범위한 전위, 산화환원 공정의 열역학, 이종 반응의 동역학, 결합된 화학 반응 또는 흡착 공정10에서 대상 분석물의 산화환원 거동에 대한 정보를 신속하게 얻는 능력에 반영됩니다. CV는 초기 전위 값에서 미리 정의된 값으로 작업 전극 전위의 선형 변화를 기반으로 하며, 전위는 초기 또는 일부 다른 미리 정의된 값11과 반대 방향으로 동일한 스캔 속도로 변경됩니다. DPV(시차 펄스 전압전류법)는 유기 및 무기 화합물의 흔적을 측정하는 데 매우 유용한 기술임이 입증되었습니다. 전극에 전위 펄스를 적용하면 대부분의 실험에서 패러데이 전류와 비 패러데이 전류의 비율이 크게 향상됩니다. 왜냐하면 패러데이 전류는 일반적으로 비 패러데이 전류(전기 이중층 충전 전류)에 비해 시간이 지남에 따라 더 천천히 감소하기 때문입니다. ), 이는 더 낮은 검출 한계를 달성할 수 있게 해줍니다12. 이러한 전류 값 간의 차이는 적용된 전위의 함수로 등록되어 높이가 측정된 분석물의 농도에 정비례하는 볼타모그램의 해당 피크를 생성합니다13. 더욱이, 전기화학 센서 주제에 관해 출판된 리뷰 및 연구 논문의 수가 증가하는 추세는 연구자들 사이에서 이 분야의 중요성을 나타냅니다14,15,16,17. Zhao 등18은 Na2PO4/NaOH 완충액에서 TRP를 검출하기 위한 전기화학적 센서로 붕소가 첨가된 다이아몬드 전극을 사용했습니다. Liu 등은 0.1M KOH 및 0.1M 인산염 완충 용액에서 TRP를 측정하기 위해 은이 첨가된 TiO2 나노입자 변형 유리 탄소 전극을 사용했습니다. 도파민, 요산, L-트립토판 및 테오필린의 동시 검출을 위해 탄소 도트(CD/GCE)로 변형된 유리 탄소 전극이 사용되었습니다. 탄소 전극은 낮은 배경 전류 및 우수한 전기 전도성과 같은 우수한 전기화학적 특성으로 인해 센서로 널리 사용됩니다. 게다가 상대적으로 저렴하고 준비가 쉬우며 대부분 독성이 없습니다. 그러나 일부 연구자들은4,21,22 기술 발전이 대량의 폐기물 발생에도 기여하기 때문에 상업용 전극 대신 배터리의 흑연 막대를 사용할 것을 제안했습니다. 이러한 폐기물 중에는 아연-탄소 배터리가 있습니다. 폐 배터리를 부적절하게 폐기하면 중금속이 환경으로 방출되어 생명체에 수많은 악영향을 미칠 수 있습니다23,24. 배터리 재활용은 환경을 보호하고 상당한 경제적 이익을 얻을 수 있습니다25. 흑연 막대의 우수한 전기 전도성과 높은 표면적 덕분에 잠재적인 전기화학 센서로 활용될 수 있습니다4. 또한 흑연 막대는 수정에 적합하므로 더 나은 특성을 가진 센서를 개발할 수 있습니다. 이전 연구 논문21,22에 따르면 흑연 막대는 미리세틴 항산화제와 탄닌산을 검출하기 위한 전기화학 센서로 사용됩니다.