MIKROFLUIDNÍ ZAŘÍZENÍ PRO PRŮTOKOVOU INJEKČNÍ ANALÝZU S ELEKTROCHEMICKOU DETEKCÍ
Vědecké články | 2003 | Chemické listyInstrumentace
V oblasti analytické chemie roste zájem o miniaturizovaná mikrofluidní zařízení umožňující automatizované spojení přípravy vzorku, separace a detekce na jediné platformě. Integrace elektrochemické detekce do mikroprůtokových systémů nabízí nízkou spotřebu vzorku a reagentů, vysokou rychlost analýzy a snadnou automatizaci bez nutnosti objemných externích pump.
Cílem práce bylo otestovat a charakterizovat jednoduchou mikrofluidní platformu pro flow-injection analysis (FIA) poháněnou elektrokineticky a vybavenou amperometrickou detekcí. Studie se zaměřila na opakovatelnost dávkování analyta, vliv elektrického pole, dávkovaného objemu a parametrů elektrody na analytické vlastnosti systému.
Vzorky (dopamin, p-kresol, 1,2-dihydroxybenzen, glukosa a glukosooxidasa) v pufru fosfát/borát (0,02 mol·L⁻¹, pH 7,9) byly dávkovány elektrokineticky při 3 kV (0,42 kV·cm⁻¹). Rozpětí detekčních potenciálů: 1,2 V vs. Ag/AgCl pro dopamin, 0,9 V pro p-kresol a glukosu (amperometrie s časovou konstantou 0,1 s). Enzymatická reakce glukosy probíhala v mikrokanálku s glukosooxidázou (70 U·mL⁻¹) a následnou amperometrickou detekcí vytvořeného H₂O₂.
Optimalizace ukázala, že nejmenší šířka a rozptyl elektroosmotic- ky dávkovaného píku je při intenzitě pole 0,42 kV·cm⁻¹ a dávkování 3 s. Lineární kalibrace proběhly v rozsazích 5–15 mmol·L⁻¹ glukosy, 1–8 μmol·L⁻¹ dopaminu a 2–12 μmol·L⁻¹ p-kresolu. Detekční limity (S/N = 3): 2,5×10⁻³ mol·L⁻¹ pro glukosu, 5×10⁻⁶ mol·L⁻¹ pro dopamin a 1×10⁻⁵ mol·L⁻¹ pro p-kresol. Opakovatelnost (RSD) dosáhla 2,5 % u dopaminu a 3,1 % u p-kresolu při 30 opakovaných dávkách.
Metoda kombinuje nízkou spotřebu vzorku a reagentů, vysokou rychlost analýzy a snadnou automatizaci bez potřeby objemné pumpingové soustavy. Přímá elektrochemická detekce eliminuje nutnost derivatizace elektroaktivních sloučenin.
Další vývoj směřuje k integraci separačních modulů (mikrokapilární elektroforéza, chromatografie), rozšíření detekčního portfolia (multielektrodové matice, mikromembrány), sériové výrobě polymerních čipů a připojení k chytrým přístrojům pro aplikace v terénu a diagnostice.
Popsaný mikrofluidní FIA systém s elektrochemickou detekcí prokázal spolehlivou opakovatelnost, citlivost v mikromolárním až milimolárním rozsahu a potenciál pro miniaturizované analytické aplikace v oblasti chemie, biochemie a průmyslové kontroly kvality.
HPLC
ZaměřeníVýrobceSouhrn
Význam tématu
V oblasti analytické chemie roste zájem o miniaturizovaná mikrofluidní zařízení umožňující automatizované spojení přípravy vzorku, separace a detekce na jediné platformě. Integrace elektrochemické detekce do mikroprůtokových systémů nabízí nízkou spotřebu vzorku a reagentů, vysokou rychlost analýzy a snadnou automatizaci bez nutnosti objemných externích pump.
Cíle a přehled studie
Cílem práce bylo otestovat a charakterizovat jednoduchou mikrofluidní platformu pro flow-injection analysis (FIA) poháněnou elektrokineticky a vybavenou amperometrickou detekcí. Studie se zaměřila na opakovatelnost dávkování analyta, vliv elektrického pole, dávkovaného objemu a parametrů elektrody na analytické vlastnosti systému.
Použitá instrumentace
- Mikrofluidní skleněný čip (AMC, Canada) s čtyřcestnou dávkovací kapilárou (ø 50 μm, hloubka 40 μm) a délkou mikrokanálku 72 mm.
- Sítotiskovaná uhlíková pracovní elektroda potažená zlatem (Electrodag 440B; modifikace pulzy ±0,75 V).
- Referentní elektroda Ag/AgCl z Ag drátu a platinová pomocná elektroda.
- Potenciostat CH Instruments 621 spojený s PC (Pentium III, 166 MHz).
- Napěťový zdroj vysokého napětí (0–4 kV) pro elektrokinetické dávkování.
Metodika
Vzorky (dopamin, p-kresol, 1,2-dihydroxybenzen, glukosa a glukosooxidasa) v pufru fosfát/borát (0,02 mol·L⁻¹, pH 7,9) byly dávkovány elektrokineticky při 3 kV (0,42 kV·cm⁻¹). Rozpětí detekčních potenciálů: 1,2 V vs. Ag/AgCl pro dopamin, 0,9 V pro p-kresol a glukosu (amperometrie s časovou konstantou 0,1 s). Enzymatická reakce glukosy probíhala v mikrokanálku s glukosooxidázou (70 U·mL⁻¹) a následnou amperometrickou detekcí vytvořeného H₂O₂.
Hlavní výsledky a diskuse
Optimalizace ukázala, že nejmenší šířka a rozptyl elektroosmotic- ky dávkovaného píku je při intenzitě pole 0,42 kV·cm⁻¹ a dávkování 3 s. Lineární kalibrace proběhly v rozsazích 5–15 mmol·L⁻¹ glukosy, 1–8 μmol·L⁻¹ dopaminu a 2–12 μmol·L⁻¹ p-kresolu. Detekční limity (S/N = 3): 2,5×10⁻³ mol·L⁻¹ pro glukosu, 5×10⁻⁶ mol·L⁻¹ pro dopamin a 1×10⁻⁵ mol·L⁻¹ pro p-kresol. Opakovatelnost (RSD) dosáhla 2,5 % u dopaminu a 3,1 % u p-kresolu při 30 opakovaných dávkách.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda kombinuje nízkou spotřebu vzorku a reagentů, vysokou rychlost analýzy a snadnou automatizaci bez potřeby objemné pumpingové soustavy. Přímá elektrochemická detekce eliminuje nutnost derivatizace elektroaktivních sloučenin.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další vývoj směřuje k integraci separačních modulů (mikrokapilární elektroforéza, chromatografie), rozšíření detekčního portfolia (multielektrodové matice, mikromembrány), sériové výrobě polymerních čipů a připojení k chytrým přístrojům pro aplikace v terénu a diagnostice.
Závěr
Popsaný mikrofluidní FIA systém s elektrochemickou detekcí prokázal spolehlivou opakovatelnost, citlivost v mikromolárním až milimolárním rozsahu a potenciál pro miniaturizované analytické aplikace v oblasti chemie, biochemie a průmyslové kontroly kvality.
Reference
- Jakeway S., de Mallo A. J., Russell E. L.: Fresenius’ J. Anal. Chem. 366, 525 (2000).
- Freemantle M.: Chem. Eng. News 22, 27 (1999).
- Hadd A., Raymond D., Halliwell J., Jacobson S., Ramsey M.: Anal. Chem. 69, 3407 (1997).
- Reyes D. R., Iossifidis D., Auroux P.-A., Manz A.: Anal. Chem. 74, 2623 (2002).
- Manz A., Graber N., Widmer H. M.: Sens. Actuators B1, 244 (1990).
- Jacobson S. C., Ramsey J. M.: Anal. Chem. 69, 3212 (1997).
- Becker H., Locascio L. E.: Talanta 56, 267 (2002).
- McCreedy T.: Trends Anal. Chem. 19, 396 (2000).
- Ramsey R. S., Ramsey J. M.: Anal. Chem. 69, 1174 (1997).
- Woolley A., Lao K., Glazer A., Mathies R. A.: Anal. Chem. 70, 684 (1998).
- Wang J.: Talanta 56, 223 (2002).
- Wang J., Tian B. M., Sahlin E.: Anal. Chem. 71, 3901 (1999).
- Clark R., Hietpas P., Ewing A. G.: Anal. Chem. 69, 259 (1997).
- Bratten C., Cobbold P., Cooper J. M.: Anal. Chem. 69, 253 (1997).
- Haswell S. J.: Analyst 122, 1R (1997).
- Pumera M., Wang J., Opekar F., Jelínek I., Feldman F., Löwe H., Hardt S.: Anal. Chem. 74, 1968 (2002).
- Greenway G. M., Haswell P. H., Petsul P. H.: Anal. Chim. Acta 387, 1 (1999).
- Wang J., Tian B. M., Nascimento V., Agnes L.: Electrochim. Acta 43, 3459 (1998).
- Wang J., Tian B. M., Sahlin E.: Anal. Chem. 71, 5436 (1999).
- Wang J., Chatrathi M. P., Tian B. M.: nepublikované výsledky.
- Wang J., Chatrathi M. P., Tian B. M., Polsky M. P.: Anal. Chem. 72, 2514 (2000).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
STANOVENÍ VOLNÉHO A CELKOVÉHO KVERCETINU V MORAVSKÝCH ČERVENÝCH VÍNECH
2003|Agilent Technologies|Vědecké články
Chem. Listy 97, 558 ñ 561 (2003) LaboratornÌ p¯Ìstroje a postupy LABORATORNÕ PÿÕSTROJE A POSTUPY radik·l˘ a naopak kvercetin a jeho deriv·ty s voln˝mi hydroxyskupinami majÌcÌ v Ë·sti molekuly strukturu pyrokatechinolu a navÌc s volnou hydroxyskupinou v poloze 3 mohou…
Klíčová slova
jakostnì, jakostnìkvercetinu, kvercetinuineckè, ineckèsvatovav, svatovavìstroje, ìstrojeblatel, blatelstr·ûnick, str·ûnickvoln, volnvolnèho, volnèhocelkov, celkovfrankovka, frankovkanestanoveno, nestanovenolaboratornì, laboratornìforman, formanmoravsk
STANOVENÍ CH3Hg SKUPIN V RYBÍM MASE METODOU HPLC S UV DETEKCÍ
2003||Vědecké články
Chem. Listy 97, 1024 ñ 1026 (2003) LaboratornÌ p¯Ìstroje a postupy STANOVENÕ CH3Hg SKUPIN V RYBÕM MASE METODOU HPLC S UV DETEKCÕ JIÿÕ äPI»KA, LUBOMÕR SVOBODA a DAGMAR JANOUäKOV¡ Katedra chemie, ZemÏdÏlsk· fakulta, JihoËesk· univerzita v »esk˝ch BudÏjovicÌch, Braniöovsk· 31,…
Klíčová slova
ìstroje, ìstrojemobilnì, mobilnìregresnì, regresnìvyuûitìm, vyuûitìmanal, analf·ze, f·zelaboratornì, laboratornìanalytu, analytuhplc, hplcpostupy, postupytabulka, tabulkaf·zì, f·zìokoun, okounìënì, ìënìtïûnost
ANALÝZA PEPTIDŮ POMOCÍ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE MALDI-TOF
2003||Vědecké články
Chem. Listy 97, 109 ñ 113 (2003) LaboratornÌ p¯Ìstroje a postupy nilin˘, kterÈ poökozujÌ mozkovÈ synapse, byl v ned·vnÈ dobÏ objeven peptid nazvan˝ humanin7,8, kter˝ naopak neurony chr·nÌ p¯ed neurotoxick˝mi ˙Ëinky patologick˝ch peptid˘. Jde o peptid s molekulovou hmotnostÌ 2686,3…
Klíčová slova
ìstroje, ìstrojelaboratornì, laboratornìanal, analmaldi, maldipostupy, postupyë·st, ë·sttof, tofpeptidu, peptidupeptid, peptidiont, iontanalyz·toru, analyz·torusmïs, smïsurëit, urëitpsd, psdmolekulovè
STANOVENÍ HLADINY ACETYLCHOLINU A CHOLINU V HIPPOKAMPU POTKANA KAPALINOVOU CHROMATOGRAFIÍ S ELEKTROCHEMICKOU DETEKCÍ
2003|Thermo Fisher Scientific|Vědecké články
Chem. Listy 97, 1190 ñ 1192 (2003) LaboratornÌ p¯Ìstroje a postupy LABORATORNÕ PÿÕSTROJE A POSTUPY STANOVENÕ HLADINY ACETYLCHOLINU A CHOLINU V HIPPOKAMPU POTKANA KAPALINOVOU CHROMATOGRAFIÕ S ELEKTROCHEMICKOU DETEKCÕ MARCELA BIELAVSK¡ a JIÿÕ KASSA* Katedra toxikologie, Vojensk· lÈka¯sk· akademie J. E.…
Klíčová slova
ach, achsomanem, somanemhippokampu, hippokampuìstroje, ìstrojedetekcì, detekcìcholin, cholinlaboratornì, laboratornìotravy, otravyhladin, hladinelektrochemickou, elektrochemickoupostupy, postupycholinergnìch, cholinergnìchlèëenè, lèëenèobidoximem, obidoximemsubstancì