SUPERVISOR
Ali asghar Ensafi,Behzad Rezaei
علی اصغر انصافی (استاد راهنما) بهزاد رضائی (استاد مشاور)
STUDENT
Hajar Bahrami
هاجر بهرامی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Application of Ionic Liquid, Multiwall Carbon Nanotubes and Catechol Mediator to Preparate Electrochemical Sensors for Analysis of Isoproterenol, Benserazide and Methyldopa by Voltammetric Methods
In the first section of this project, the oxidation of isoproterenol (ISPT) has been studied at a modified carbon nanotubes paste electrode using electrocatalytic effect of N-(3,4-dihydroxyphenethyl)-3,5-dinitrobenzamide (DHPB). Isoproterenol is known as catecholamines, which are the important neurotransmitters, and being used for the treatment of neural disorders such as Heart disease. The electrochemical behavior of the isoproterenol at this modified electrode was studied by cyclic voltammetry, square wave voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance spectroscopy. The modified electrode showed very efficient electrocatalytic activity for the anodic oxidation of isoproterenol, owing to decrease in anodic overpotentials. The results indicated that in the presence of isoproterenol, the anodic peak current of the mediator enhanced. Thus, the measurement of isoproterenol with DHPB is based upon this current enhanced that is proportional with isoproterenol concentration. Some of apparatus and cocentration parameters at pH= 7 for the determination of isoproterenol were optimized. The kinetic parameters such as electron transfer coefficient, diffusion coefficient, and catalytic reaction rate constant, were also determined. Under the optimum conditions, ISPT was measured in the range of 0.3 to 125.0 µM with a detection limit of 0.1 µM. The relative standard deviation (RSD%) for seven successive determination of 1.0 and 20.0 µM ISPT were 1.9% and 1.2%, respectively. The influence of various substances as potentially interfering compounds with the determination of ISPT was studied under the optimum conditions. In order to demonstrate the ability of the modified electrode to the determination of ISPA in real samples, determination of ISPA in injection solution, serum, water and urine samples were examined. In the second section, application of 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, as an ionic liquide, for modification of carbon paste electrode in the presence of TiO2 nanoparticles was studied for determination of benserazide and methyldopa. Benserazide (D, L-serine-2-[2,3,4 (trihydroxyphenyl)methyl]hydrazide) used with levodopa for treatment of Parkinson’s disease. Benserazide is an irreversible inhibitor of peripheral L- aromatic amino acid decarboxylase. Methyldopa [?-methyl-?-(3,4-dihydroxyphenylalanine)] is a catecholamine widely used to treat high blood pressure. Cyclic voltammetry, square wave voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance spectroscopy were used as diagnostics and measurement techniques. Some of effective parameter in fabrication of the sensor such as percentage of ionic liquide and TiO2 nanoparticles were optimized. The results showed that the maximum sensitivity was obtained with 10.0% w/w TiO2 and 15.0% w/w IL. Under the optimized conditions, the calibration curves were linear in the concentration range of 1.0 to 600.0 µM benserazide, with a limit of detection of 0.2 µM and 0.5 to 345.0 µM methyldopa with a limit of detection of 0.2 µM. The relative standard deviation for 10.0 µM benserazide and methyldopa were 1.4% and 1.6%, respectively. In order to investigate the influence of various species on the determination of benserazide, a fixed amount of benserazide and methyldopa (5 ?M) was taken with different amounts of foreign species and analyzed with cyclic voltammetry. The results demonstrate the modified electrode has a good selectivity for benserazide and methyldopa.The proposed sensor was successfully used for determination of benserazide and methyldopa in human urine and pharmaceutical product (tablet).
دربخش اول این پروژه تحقیقاتی اکسایش ایزوپروترنول بر روی الکترود خمیرکربن حاوی نانولوله¬های کربنی توسط حد واسط N-(3،4-دی هیدروکسی فنتیل)-5،3-دی نیتروبنزامید ، به¬عنوان اصلاحگر مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. رفتار الکتروشیمیایی ایزوپروترنول در سطح الکترود اصلاح شده توسط تکنیک¬های ولتامتری چرخه¬ای، ولتامتری موج مربعی، کرونوآمپرومتری و طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرارگرفت. الکترود اصلاح شده رفتار الکتروکاتالیزوری موثری برای اکسایش آندی ایزوپروترنول به دلیل کاهش در اضافه پتانسیل آندی، نشان داد. نتایج نشان داد که در حضور ایزوپروترنول، متناظر با غلظت آن سیگنال اکسایشی اصلاحگر افزایش مییابد. بنابراین این افزایش جریان متناسب با غلظت ایزوپروترنول، مبنای اندازهگیری این دارو قرار گرفت. برای اندازهگیری ایزوپروترنول، برخی از پارامترهای دستگاهی و غلظتی بهینه گردید (7= و غلظت3 درصد N-(3،4-دی هیدروکسی فنتیل)-5،3-دی نیتروبنزامید در الکترود خمیرکربن اصلاح شده با آن). پارامترهای سینتیکی مانند ضریب انتقال الکترون 53/0 ، ضریب نفوذ 5-10×11/1 D= و ثابت سرعت واکنش کاتالیزوری M-1s-1 102×42/3 = kh نیز تعیین شد. تحت شرایط بهینه منحنی تنظیم ایزوپروترنول در محدوده غلظتی 3/0 تا 0/125 میکرومولار با حد تشخیص 1/0 میکرومولار بدست آمد. میزان RSDبرای 7 بار اندازه¬گیری متوالی برای غلظت0/1 و 0/20 میکرومولار از ایزوپروترنول به ترتیب برابر 9/1% و 2/1% به¬دست آمد. روش پیشنهادی برای اندازهگیری ایزوپروترنول در نمونههای حقیقی ادرار ، سرم، آب و محلول تزریقی با روش افزایش استاندارد مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه کاربرد مایع یونی 1- هگزیل،3- متیل ایمیدازولیوم هگزافلوئوروفسفات در اصلاح سطوح الکترودی به همراه نانوذرات تیتانیوم اکساید در آنالیز بنزرازید و متیل¬دوپا مورد بررسی قرارگرفت. در این قسمت نیز از تکنیک ولتامتری چرخهای، ولتامتری پالسی تفاضلی، کرونوآمپرومتری و طیفبینی امپدانس الکتروشیمیایی بعنوان تکنیکهای شناسایی و اندازهگیری استفاده شد. برخی پارامترهای موثر در تهیه این حسگر مانند درصد مایع یونی و درصد نانوذرات تیتانیوم اکساید بهینه شد. تحت شرایط بهینه منحنیهای تنظیم رسم گردید که ناحیه خطی 0/1 تا 0/600 میکرو مولار با حد تشخیص4/0 میکرومولار برای بنزرازید و ناحیه خطی 5/0 تا 0/345 میکرومولار با حد تشخیص 2/0 میکرو مولار برای متیل¬دوپا حاصل گردید. میزان انحراف استاندارد نسبی برای غلظت 0/10 میکرو مولار بنزرازید و متیل¬دوپا به ترتیب برابر با 4/1و 6/1 درصد به¬دست آمد. روش پیشنهادی برای اندازهگیری بنزرازید ومتیل¬دوپا در نمونههای حقیقی ادرار و قرص با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت.