Cuprins

Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.

Extras din document

Cuprins
INTRODUCERE 3
PARTEA TEORETICA
1. ELECTROZI CHIMIC MODIFICATI ELECTROCATALITICI 5
1.1. Principiul de constructie si de functionare 5
1.2. Mediatori redox utilizati in constructia electrozilor chimic modificati 7
1.3. Proprietatile mediatorilor redox 8
1.4. Aplicatiile mediatorilor redox 8
1.5. Electrozi chimic modificati bazati pe enzime 11
1.5.1. Bioelectrocataliza 13
2. APLICATIILE ELECTROZILOR CHIMIC MODIFICATI 15
PARTEA EXPERIMENTALA
3. IMPORTANTA DETERMINARII DOPAMINEI 22
3.1. Metode de determinare 24
3.2. Reactivi si solutii 28
3.3. Aparatura 28
3.4. Rezultate si discutii 31
CONCLUZII 41
BIBLIOGRAFIE 42

Alte date

?INTRODUCERE

Biochimia este o ramura de studiu a proprietatilor si a comportamentului unor importante substante biochimice de tipul proteinelor, enzimelor, hormonilor, imunoglobulinelor si a acizilor nucleici. Cele mai recente cercetari in domeniul biologiei si medicinei se bazeaza pe dezvoltarea noilor tipuri de electrozi cu membrana ion-selectivi si a senzorilor cu membrana biocatalitici.

Lucrarea de fata intentioneaza sa exemplifice noile domenii in care electrozii chimic modificati si-au gasit utilitate precum si sa prezinte o metoda amperometrica de determinare a dopaminei.

Metoda se bazeaza pe folosirea unui electrod chimic modificat electrocatalitic (CME) a carui constructie si functionare va fi prezentata in partea experimentala. Activitatea electrocatalitica a senzorului chimic modificat permite obtinerea unui raspuns optim la un potential mic fata de electrodul de Ag/AgCl. Electrodul chimic modificat prezinta o stabilitate buna pe parcursul utilizarii repetate, cat si in timp.

În ultimii ani s-a demonstrat ca electrozii posedand anumite grupari chimice legate in mod intentionat pe suprafata lor, prezinta anumite avantaje comparativ cu electrodul de baza. Una din proprietatile lor cele mai importante, care au facut obiectul unor studii intensive, o reprezinta capacitatea CMEs de a cataliza oxidarea sau reducerea anumitor compusi chimici care prezinta suprapotentiale mari la nivelul electrozilor nemodificati, ei putind fi determinati cantitativ prin intermediul metodei electrochimice traditionale[1].

O alternativa pentru micsorarea suprapotentialului o reprezinta utilizarea CMEs continind mediatori redox adecvati, imobilizati pe suprafata electrozilor conventionali [2]. În scopul studierii comportarii electrochimice a unor compusi se folosesc deci acesti mediatori redox pentru a facilita procesele de transfer a electronilor [3]. Deoarece CMEs conduc la micsorarea potentialului formal de oxidare sau reducere a unor compusi chimici de importanta biochimica, acesti electrozi au implicatii directe in domeniul chimiei analitice.

În particular ei pot inbunatati mult posibilitatile de detectie electrochimica in cadrul cromatografiei de lichide (LCEC) unde selectivitatea si sensibilitatea sunt direct dependente de potentialul impus de electrod, in scopul realizarii reactiei dorite [4].

În acest sens, CMEs prin caracteristicile lor, si-au gasit multiple aplicatii ca detectori amperometrici in cadrul cromatografiei de lichide de inalta performanta (HPLC).

1. ELECTROZI CHIMIC MODIFICATI

ELECTROCATALITICI

1.1. Principiul de constructie si de functionare

Un electrod chimic modificat poate definit ca reprezentand o modificare rationala intentionata a structurii moleculare a suprafetei electrozilor conventionali in scopul utilizarii lor in cadrul unor aplicatii specifice [5-13].

Electrozii chimic modificati (CMEs) se bazeaza pe fixarea unui centru redox pe suprafata electrodului. Acesta functioneaza ca un mediator pentru transferul rapid de electroni spre molecula de substrat, fiind oxidat sau redus lent (sau deloc in unele cazuri) la suprafaElectrozii chimic modificati (CMEs) se bazeaza pe fixarea unui centru redox pe suprafata electrodului. Acesta functioneaza ca un mediator pentru transferul rapid de electroni spre molecula de substrat, fiind oxidat sau redus lent (sau deloc in unele cazuri) la suprafata unui electrod conventional.

Principiul de baza implicat in functionarea unui CME electrocatalitic bazat pe un mediator redox este reprezentat in figura 1.1., pentru un process general de oxidare.

Fig 1.1.Reprezentarea schematica a unui CME si a reactiei de

electrod

În aceasta secventa compusul de determinat difuzeaza din solutie spre suprafata electrodului, unde este oxidat in cadrul unei reactii chimice de catre mediatorul in forma oxidata.

Potentialul electrodului este mentinut la o valoare sufficient de pozitiva pentru ca forma oxidata a mediatorului sa fie forma stabila, iar forma sa redusa sa fie rapid oxidata la forma catalytic activa, in scopul reactionarii in continuare cu compusul de analizat.

În principiu, mediatorul poate fi considerat ca functioneaza cu un transportor de electroni intre electrod si compusul de analizat. Cazul discutat mai sus reprezinta unul ideal, care in practica poate fi mult mai complex.

Necesitatea unei astfel de medieri apare ori de cate ori viteza directa a transferului de electroni este mica, atunci cand la nivelul unui electrod conventional este necesara aplicarea unui suprapotential pentru a face ca reactia redox sa aibe loc cu o viteza apreciabila [14-18].

Prin utilizarea unui CME oxidarea sau reducerea compusului de analizat are loc la valoarea potentialului redox al mediatorului.

In concluzie, prin fixarea intentionata a unui mediator adecvat pe suprafata electrozilor conventionali, acestia pot capata noi proprietati, cum ar fi: marirea vitezelor de reactie electrochimica si a selectivitatii, eliminarea fenomenelor de adsorbtie, precum si obtinerea unor caracteristici optice speciale.

Un electrod chimic modificat ideal pentru aplicatii analitice, ceea ce presupune functionarea continua si de durata in sisteme in flux, trebuie sa prezinte urmatoarele caracteristici:

a) O buna stabilitate mecanica si chimica atat ale electrodului de baza si a grupari modificatoare, precum si a legaturii dintre electrod si acesta din urma;

b) Reproductibilitatea pe o anumita perioada si stabilitate in timp a activitatii gruparii modificatoare fata de compusul de analizat;

c) Flexibilitate in capacitatea de legare a gruparii modificatoare;

d) Un domeniu larg de linearitate a paspunsului;

e) Curenti de baza mici si stabili pe domeniul de potential utilizat;

f) Compatibilitatea cu o gama larga de solventi aposi si organici.

În ultima perioada au fost folosite diferite procese de imobilizare a unor compusi chimici pe electrozi de diferite tipuri (in ceea ce priveste materialul si constructia acestora), dar majoritatea proceselor au avut la baza cateva tehnici:

I. Adsorbtia directa a modificatorului pe suprafata electrodului;

II. Legarea covalenta a modificatorului la un centru specific al suprafetei;

III. Acoperirea fizica a suprafetei cu un polimer continand modificatorul;

IV. Amestecarea modificatorului cu o matrice conductiva (pasta conductiva).

Dintre cele patru metode de fabricare prezentate, ultimele doua par sa faca cea mai posibila obtinerea unui electrod ideal.

Folosirea CMEs in chimia analitica se bucura de un success considerabil. Prin modificarea chimica a suprafetei electrozilor a fost posibila obtinerea unei varietati de electrozi chimic modificati prin intermediul carora pot fi determinati un numar mare de compusi chimici. Datorita selectivitatii si sensibilitatii marite, electrozii chimic modificati sunt ideali pentru electroanalize. CMEs si-au gasit largi aplicatii, dintre care in: electroanaliza, preconcentrare, permeabilitate selectiva si recunoastere specifica, calea fiind inca deschisa si spre alte aplicatii [19-24].

1.2. Mediatori redox utilizati in constructia electrozilor chimic modificati

Mediatorii redox sunt utilizati in constructia senzorilor biochimici utilizati in diferite scopuri.

Datorita dificultatilor de a realiza un transfer direct de electroni intre enzyme si electrozi s-a apelat la utilizarea unor molecule mici electroactive care se numesc ?mediatori?, acestia marind viteza cu care are loc transferul de electroni.

Mediatorii redox sunt molecule chimice organice sau complecsi organici care pot avea proprietati catalitice asupra unor compusi. Compusul de analizat (substratul in forma redusa Sred) difuzeaza in solutie spre suprafata electrodului, unde este oxidat in urma reactiei chimice cu forma oxidata a mediatorului (Mox). La nivelul electrodului se aplica un potential sufficient de pozitiv pentru ca forma stabila a mediatorului (Mred) rezultata in urma reactiei electrochimice cu schimb de electroni sa fie rapid reoxidata la forma activa catalytic.