Název:
Školitel:
Datum:
Modifikace uhlíkové pastové elektrody pro stanovení stříbrných iontů Mgr. Dana Dospivová
24.2.2012
Reg.č.projektu: CZ.1.07/2.3.00/20.0148
Název projektu: Mezinárodní spolupráce v oblasti "in vivo" zobrazovacích technik
* Modifikace uhlíkové pastové elektrody pro stanovení stříbrných iontů Dana Dospivová
OBSAH • Uhlíková pastová elektroda • Proč stříbro?
• Příprava různých druhů past • Expandovaný uhlík - optimalizace parametrů metody DPV • Modifikace pasty
3
CPE, UHLÍKOVÁ PASTOVÁ ELEKTRODA Heterogenní soustava, směs uhlíkového prášku (85%) a vhodného pojiva (15%), jako jsou minerální oleje • vlastnost uhlíkového prášku: - velikost zrna v řádu μm - uniformní distribuce velikosti částic - snížená absorpční schopnost - vysoká chemická čistota • vlastnost kapalných pojiv: - chemická netečnost a elektroinaktivita - vysoká viskozita a malá těkavost - minimální rozpustnost ve vodě - snížená mísitelnost s organickými rozpouštědly Vyznačuje se:
-
interakce na povrchu a uvnitř pasty
-
hydrofobní povaha uhlíkové pasty
-
specifická struktura
- labilita past v organických rozpouštědel - nízký ohmický odpor
4
PROČ DETEKCE STŘÍBRA? • antibakteriální účinky (proti 650 druhům bakterií) • vysoce toxické pro mikroorganismy
• pro lidské tkáňové buňky nízká toxicita • chemicky inertní vůči všem tělním tekutinám, potravinám, doplňkům i léčivům • bakterie nezískávají rezistenci vůči Ag+ • využití: zdravotnictví - hojení ran, desinfekce, plísně, houby, kvasinky, opary, popáleniny, textilní průmysl a další.. • návaznost na TAČR, S. Aureus s Ag (stanovení volného a vázaného kovu v buňkách bakterií) - antibakteriální efekt • DPV s tříelektrodovým zapojením: pracovní - uhlíková pastová elektroda referentní - Ag/AgCl/ 3M KCl pomocná - Pt 5
PŘÍPRAVA PRACOVNÍ ELEKTRODY 1,0 g Glassy Carbon, 10-40 µm, spherical powder, 99% (Sigma Aldrich) + 500 µl mineral oil (Sigma Aldrich)
1,0 g Glassy Carbon, 2-12 µm, spherical powder, 99.99% (Sigma Aldrich) + 300 µl mineral oil (Sigma Aldrich)
+
1,0 g Carbon multi-walled nanutube, 6-13 nm ˃ 99% (Sigma Aldrich) + 300 µl mineral oil (Sigma Aldrich)
0,1 g Expandovaný uhlík + 300 µl mineral oil (Sigma Aldrich)
6
VOLBA UHLÍKOVÉ PASTY DÁVAJÍCÍ NEJVYŠŠÍ ODEZVU PŘI DETEKCI Ag
1600
120
1400
100 80
Výška píku (%)
Výška píku (%)
1200
60 40
1000 800 600 400
20 200 0
0 2_12
6_13
10_40
Expand.
-0,2
Typy uhlíkové pasty
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Potencial (V)
Obr. 1: Vliv typu uhlíkové pasty na výšku píku stříbra. Koncentrace stříbra byla 3.9 μM. Měřící metoda byla DPV s těmito parametry: Initial potencial -0.2V, end potential -0.5V, amplitude 0.05V, pulse width 0.005s, pulse period 0.05s, sensitivity 1.10-5 A/V. Pomocný elektrolyt byl acetátový pufr pH 5.
7
A
6000
5000
Výška píku (nA)
Výška píku (nA)
6000
p r o
B
7000
y = 1.5938x2 - 16.133x R² = 0.9788
4000 3000 2000
y = 1.5208x2 + 19.976x R² = 0.9995
5000 4000 3000 2000
2 -12 µm
1000
1000
0
6 -13 nm
0 0
20
40
60
80
0
20
40
60
80
č t y ř i
40000
8000
C
7000 6000
y = 0,7266x2 + 64,714x R² = 0,9782
5000
D
35000 Výška píku (nA)
k ř i v k y
8000
7000
Výška píku (nA)
K a l i b r a č n í
8000
4000
30000
y = 550.35x R² = 0.9940
25000 20000
3000
15000
2000
10000
1000
d r u h y
5000
10 - 40 µm
Expand
0
0 0
20
40 60 Koncentrace Ag (mM)
80
0
20
40
60
80
Koncentrace Ag (mM)
Obr. 2: Kalibrační křivky pro různé typy CPE: A – spherical glassy carbon 2-12 μm; B – multi walled nanotube (MWNT) 6-13 nm,; C – 8 byla DPV s těmito parametry: Initial potencial -0.2V, end potential spherical glassy carbon 10-40 μm; D – expandovaný uhlík. Měřící metodou 0.5V, amplitude 0.05V, pulse width 0.005s, pulse period 0.05s, sensitivity 1.10-5 A/V. Supporting electrolytre was acetate buffer pH 5.
p a s t
120
120
A
B
Výška píku (%)
100
80
60 40 20
80 60
40 20
0
0 0
50
100 150 200 Doba akumulace (s)
250
-1
Tisíce
120
C 100 80
Výška píku (mA)
Výška píku (%)
O P T I M A L I Z A C E
Výška píku (%)
100
60 40
30 20
0 Acetátový pufr
0.1M
pH 7
HCl
PBS
y = 747,68x R² = 0,9901
40
0 pH 6
D
50
10
pH 5
0,5
60
20
pH 4
-0,5 0 Depoziční potenciál (V)
0
20
40
60
80
Koncentrace Ag (mM)
Obr. 3: Optimalizace podmínek měření: A – doba akumulace, B 9 – depoziční potenciál, C – různé elektrolyty, D – calibration curve measured with optimal condition (doba akumulace 60s, depoziční potenciál 0.5V, acetátový pufr pH 5).
MODIFIKACE UHLÍKOVÉ PASTY CHITOSANEM Chitosan - polysacharid
120
100 80
% 60 40 20 0 0%
5%
10%
množství chitosanu w%
10
15%
20%
SHRNUTÍ
Cílem této práce bylo zvolit vhodnou uhlíkovou pastu pro detekci Ag EXPANDOVANÝ UHLÍK (y = 550,35x; R2 = 0,9940) Optimalizace parametrů metody (doba akumulace, depozice, elektrolyt) 60 s akumulace; 0,5V depozice; acetátový pufr pH 5 Modifikace CHITOSANEM (5, 10, 15, 20 w%) nedošlo ke zvýšení signálu modifikace jiné pasty
11
Poděkování Celému pracovišti Laboratoře Metalomiky a Nanotechnologií v Brně
Děkuji Vám za pozornost
12
