SUPERVISOR
Behzad Rezaei,Ali asghar Ensafi
بهزاد رضائی (استاد مشاور) علی اصغر انصافی (استاد راهنما)
STUDENT
Maedeh Izadi
مائده ایزدی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Preparation of Modified Electrochemical Sensors with Ionic Liquid and Multiwall Carbon Nanotubes, Application for Analysis of Dopamine, Epinephrine, Diclofenac and Morphine, Using Voltammetric Methods
It is very necessary to develop sensitive, selective, and reliable methods for the direct determination of trace catecholamines due to its physiological function and the diagnosis of some diseases in clinical medicine. Generally, the determination of them is carried out by various methods. In order to overcome the large capacitance encountered with these pastes which affects the measured signal, microelectrodes were used to minimize the background current and improve the signal to background respons. In this research application of ionic liquid, 1-butyl-3-methyl imidazolium hexafluoro phosphate and multiwall carbon nanotubes for modification of an electrode surface for the analysis of dopamine and epinephrine has been studied. Ionic liquids (ILs) were utilized in preparing carbon paste electrodes with improved sensitivity, linearity, and stability. Several parameters affect on the fabrication of the sensors such as percentage of ionic liquid and carbon nanotubes were studied. The electrochemical behavior of the compounds at the modified electrode was studied by cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV). The electrochemical behavior of dopamine and epinephrine on the MWCNTs/CILE was carefully studied by cyclic voltammetry and the electrochemical parameters such as the charge transfer coefficient (??) and the diffusion coefficient were calculated. Differential pulse voltammetry was used to determine the linear calibration ranges of these compounds. The interferences of foreign substances were investigated. The modified electrodes were successfully applied to the determination of biological compounds in real samples. In the second section an ionic liquid modified carbon nanotubes paste electrode (IL/CNTPE) has been fabricated using hydrophilic ionic liquid (1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluoro phosphate) as a binder. Cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance spectroscopy as diagnostic and measurement techniques were used. Diclofenac and morphine are widely used in clinical medicine for the treatment of inflammatory conditions such as rheumatoid arthritis, osteoarthritis and ankylosing spondilytis. The efficacy of diclofenac equals that of many newer and established NSAIDs. Therefore, determination of these compounds are very important. This electrode showed enhanced electrochemical response and strong analytical activity towards the direct electrochemical oxidation of diclofenac (DCF) and morphine. The electron transfer coefficient, ?, and charge transfer resistant (R ct ) of DCF and morphine at the modified electrode were calculated. Under the optimized conditions, the calibration curves were linear in the concentration range of 0.5-300.0 ??M for diclofenac, with a limit of detection 0.2 ??M and 0.6-600.0 ??M for morphine with a limit of detection of 0.17 ??M. The interferences of foreign substances were investigated. The results confirm the high selectivity, good sensitivity, and stability of the modified electrodes. The proposed sensor was successfully used for determination of diclofenac and morphine in real sample such as human urine, tablet and other pharmaceutical product. The reasons for this electrocatalytic behavior were evaluated and it was found that different factors such as increase in the ionic conduction of the binder, decrease in the resistance of the modified electrode, increase in ion exchange properties of the electrode and the inherent catalytic activity of ionic liquids are responsible for the considerable improved electrochemical response obtained in the presence of traces of ionic liquid.
اندازه گیری مقادیر ناچیز کتکول آمین ها در نمونه های زیستی به خاطر نقش بیولوژیکی بسیار مهمی که در بدن انسان برای جلوگیری از بیماری هایی مانند پارکینسون ایفا می کنند از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و روش های زیادی برای بهبود حساسیت و اعتمادپذیری این اندازه گیری ها توسعه داده شده است. یکی از بهترین این روش ها استفاده از میکروالکترودهاست. کاربرد میکروالکترودها در اندازه گیری سیگنال مورد بررسی باعث کاهش اثرات زمینه و در نتیجه افزایش سیگنال به نویز خواهد شد. در این پروژه تحقیقاتی کاربرد مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوئوروفسفات به همراه نانولوله های کربنی چند دیواره در اصلاح سطوح الکترودی برای آنالیز دوپامین و اپی نفرین مورد بررسی قرار گرفت. از مایعات یونی به علت افزایش حساسیت، گزینش پذیری، پایداری و ناحیه خطی در تهیه الکترود خمیر کربن استفاده شد. پارامترهای تاثیرگذار در تهیه این حسگر مانند درصد مایع یونی و درصد نانولوله های کربنی نیز بررسی شد. بررسی های ولتامتری چرخه ای تاثیر همزمان نانولوله های کربنی و مایعات یونی را در بهبود تشخیص این ترکیبات نشان می دهد.کلیه پارامترهای اندازه گیری شده در تمام مراحل در( بافر فسفات 1/0 مولار)، و غلظت 1/0 مولار الکترولیت حامل (پتاسیم کلراید) در سرعت روبش 100 میلیولت بر ثانیه تعیین شدند. از تکنیک های ولتامتری پالس تفاضلی، ولتامتری موج مربعی و ولتامتری چرخه ای برای مطالعه و سپس تعیین گستره ِی غلظتی و تعیین حد تشخیص گونه های ذکر شده استفاده گردید. گزینش پذیری روش برای تعیین این دسته از داروها در حضور گونه های مختلف مزاحم مورد بررسی قرار گرفت. الکترود طراحی شده با موفقیت برای اندازه گیری ترکیبات فوق در نمونه های حقیقی با روش افزایش استاندارد به کار برده شد. در ادامه تحقیق، یک الکترود خمیرکربن اصلاح شده با یک مایع یونی جدید با نام 1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوئوروفسفات جهت آنالیز داروهای تسکین دهنده درد شامل دیکلوفناک و مورفین طراحی شد. دیکلوفناک و مورفین از جمله داروهای موثر در کاهش درد بوده و برای درمان دردهای عضلانی و روماتیسمی استفاده می شوند. افزایش جریان مشاهده شده و کاهش اضافه پتانسیل اکسایش گونه در سطح الکترود اصلاح شده با مایع یونی در حضور داروهای دیکلوفناک و مورفین در مقایسه با الکترود خمیر کربن ساده بیانگر اثرات مایعات یونی در تقویت سیگنال وکاهش مقاومت حسگر می باشد. از تکنیک ولتامتری پالس تفاضلی، ولتامتری چرخه ای وکرونوآمپرومتری به عنوان تکنیکهای شناسایی و اندازه گیری استفاده شد. مطالعات ولتامتری چرخه ای در شرایط0/7pH= (بافر فسفات 1/0 مولار) و غلظت 1/0 مولار پتاسیم کلراید در سرعت روبش 100 میلیولت بر ثانیه صورت گرفت. مقدار پارامترهای سینتیکی مانند ضریب انتقال الکترون و ضریب نفوذ برای آن ها تعیین شد. تحت شرایط بهینه منحنیهای تنظیم رسم گردید که ناحیه خطی 0/300-5/0 میکرومولار با حد تشخیص 2/0 میکرومولار برای دیکلوفناک و ناحیه خطی 0/600-6/0 میکرومولار با حد تشخیص 17/0 میکرومولار برای مورفین حاصل گردید. بررسی سطح الکترود با میکروسکوپ روبش الکترونی افزایش سطح فعال الکترودی در حضور نانولوله های کربنی را به خوبی نشان می دهد. بررسی اثر تکرارپذیری ساخت الکترودها نشان داد که حسگرهای پیشنهادی پایداری بالایی در محیط های آزمایشی دارند.گزینش پذیری روش برای تعیین داروی دیکلوفناک و مورفین در حضور مقادیر غلظتی مختلف از گونه های مزاحم مورد بررسی قرار گرفت. الکترود پیشنهادی برای اندازهگیری داروهای مورد آنالیز در نمونههای حقیقی ادرار، قرص و محلول تزریقی با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت.