Высокоэффективные электрохимические сенсоры на основе наноразмерных пленок и нано-структур электрокатализатора

• Автор: Курицына, Елена Андреевна
• Шифр специальности: 02.00.15, 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

1.1 Пероксид водорода как важный аналит для современного анализа

1.2 Физикохимические характеристики электрокатализаторов восстановления пероксида водорода

1.3 Аналитическое приложение сенсоров на основе Берлинской лазури и се аналогов

1.4 Проточноинжекционный анализ

Глава 2. Микроэлектроды и системы микроэлектродов

2.1 Микроэлектроды

2.2 Системы микроэлектродов.

2.3 Методы наноструктурирования.

2.3.1 Использование лиотропных жидких кристаллов для наноструктурирования

2.3.1.1 Электронанесение наноструктурированных материалов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Глава 3. Материалы
Глава 4. Оборудование.
4.1 Электроды.
4.2 Электрохимические измерения.
4.3 Проточноинжекционный анализ
4.4 Спсктрофотомстрнческие измерения
4.5 Сбор конденсата выдыхаемого воздуха.
Глава 5. Методы.
5.1 Электрохимическая предобработка золотых рабочих электродов
5.2 Модификация рабочего электрода Берлинской лазурью.
5.3 Модификация золотых микроэлектродов Берлинской лазурью
5.4 Модификация рабочего электрода наноструктурированной Берлинской лазурыо с помощью жидкокристаллических матриц.
5.5 Модификация рабочего электрода наноструктурированной Берлинской лазурью с помощью этоксисилаювых и силоксановых матриц.
5.6 Модификация рабочего электрода наноструктурированной БЛ путем остановки электроосаждения на начальной стадии
5.7 Исследование пленок Берлинской лазури методом атомносиловой микроскопии .
5.8 Спектрофотометрическое определение концентрации пероксида водорода
5.9 Амперометрическое определение пероксида водорода
5.9.1 Определения пероксида водорода с использованием микроэлектродов.
5. Электрохимическое определение пероксида водорода в конденсате выдыхаемого воздуха с использованием электродов, модифицированных Берлинской лазурыо
5. Спектрофотометрическое определение пероксида водорода в конденсате выдыхаемого воздуха с использованием пероксидазы
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 6, Берлинская лазурь как наилучший электрокатализатор восстановления пероксида водорода
6.1 Электроосаждение пленок Берлинской лазури и свойства полученных покрытий
6.1.1 Электроосаждение Берлинской Лазури
6.1.2 Исследование покрытий Берлинской лазури методом атомносиловой микроскопии
6.1.3 Проточноинжекционное определение пероксида водорода с использованием электродов, модифицированных Берлинской лазурью
6.1.4 Аналитические характеристики электродов, модифицированных Берлинской лазурью
6.2 Понижение предела обнаружения.
6.2.1 Увеличение потенциала рабочего электрода при измерении концентрации пероксида водорода.
Глава 7. Получение и исследование микроэлсктродов, модифицированных Берлинской Лазурью
7.1 Электроосаждение Берлинской Лазури на микроэлектроды
7.2 Аналитические характеристики микроэлсктродов, модифицированных БЛ.
Глава 8. Получение и исследование систем наноэлектродов на основе Берлинской лазури
8.1 Наноструктурирование Берлинской лазури путем электроосаждения через жидкокристаллические матрицы
8.1.1 Электроосаждение Берлинской лазури через жидкокристаллические матрицы.
8.1.2 Исследование покрытий Берлинской лазури, электроосаждснной через жидкокристаллические матрицы методом атомносиловой микроскопии.
8.1.3 Аналитические характеристики систем наноэлектродов, полученных элсктроосажденисм Берлинской лазури через жидкокристаллические матрицы
8.2 Наноструктурирование Берлинской лазури путем остановки электроосаждения на начальной стадии.
8.2.1 Остановка электроосаждения Берлинской лазури на стадии нуклеации.
8.2.2 Исследование покрытий Берлинской лазури, полученных остановкой электроосаждеиия на стадии нуклеации методом атомносиловой микроскопии
8.2.3 Аналитические характеристики электродов, модифицированных нанострукгурированной БЛ при остановке электроосаждеиия на стадии нуклеации
8.3 Использование силоксановых матриц для электроосаждеиия наноструктурированной Берлинской лазури
8.3.1 Элсктроосажденис Берлинской лазури через матрицы на основе огоксисиланов и силоксанов
8.3.1.1 Изучение различных силанов и силоксанов для получения наноструктурированной Берлинской лазури
8.3.1.2 Влияние концентрации винилтрнэтоксисилана в исходном растворе на аналитические характеристики получаемых покрытий
8.3.1.3 Исследование условий для гидролиза этоксисилана в исходном растворе на аналитические характеристики получаемых покрытий Берлинской лазури
8.3.2 Исследование пленок наноструктурированной Берлинской лазури, полученных электроосаждением через матрицы на основе винилтрнэтоксисилана в оптимальных условиях, методом атомносиловой микроскопии.
8.3.3 Аналитические характеристики систем наноэлектродов на основе Берлинской лазури, полученных путем электроосаждеиия через матрицы на основе винилтрнэтоксисилана.
Глава 9. Анализ образцов конденсата выдыхаемого воздуха.
9.1 Электрохимическое определение концентрации пероксида водорода в образцах конденсата выдыхаемого воздуха у здоровых людей.
9.2 Спектрофотометр ческое определение пероксида водорода в конденсате выдыхаемого воздуха здоровых людей с использованием пероксидазы.
9.3 Электрохимическое определение концентрации пероксида водорода в образцах конденсата выдыхаемого воздуха у людей с различными заболеваниями органов дыхания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для получения систем микроэлектродов используются методы микроэлектроники , электроннолучевые и ионнолучевые технологии , , рентгеновская литография , высокотемпературная литография , фотолитография . Целью работы было создание высокоэффективных сенсоров для определения пероксида водорода на основе малоразмерных пленок и наноструктур электрокатализатора. В данной работе, в качестве альтернативы физическим методам, предложено создание систем наноэлектродов путем наноструктурирования высокоэффективного элсктрокатализатора на относительно инертной поверхности электрода. Создание наноструктур электрокатализатора на инертной поверхности электрода позволяет рассматривать отдельные образования Берлинской лазури как систему наноэлектродов в отношении определения пероксида водорода. ХОБЛ хроническая обструктивная болезнь легких ХПН хроническая почечная недостаточность Х. Глава 1. Определение пероксида водорода является важной аналитической задачей для клинического анализа, контроля состояния окружающей среды и в различных областях промышленности. Нго содержание необходимо определять в грунтовых и дождевых водах, куда он попадает в результате выбросов промышленности и атомных станций 7, 8, а также в пищевой промышленности 9, . Также определение низких концентраций пероксида водорода необходимо при гемодиализе и микродиализе. Селективная детекция пероксида водорода необходима при разработке биосенсоров на основе оксидаз. Эти ферменты катализируют окисление специфического субстрата кислородом воздуха. При этом кислород восстанавливается до пероксида водорода. В основе действия оксидазосодержащих биосенсоров лежит принцип детекции либо субстрата ферментативной реакции кислорода, либо продукта пероксида водорода. Причем анализ пероксида водорода позволяет понизить предел обнаружения 6. Последнее время большое внимание уделяется окислительному стрессу, который заключается в нарушении баланса между окислительными и востановительными системами организма. Активация воспалительных клеток приводит к повышенной продукции супероксидного анионрадикала О2, который в дальнейшем под действием фермента супероксиддисмутазы приводит к образованию пероксида водорода. Оксидаза
водорода достаточно стабильное соединение, не имеет заряда и может путем диффузии мигрировать в клетки и ткани . Благодаря высокой растворимости, содержание пероксида водорода в дыхательных путях может быть определено в конденсате выдыхаемого воздуха КВВ . Таким образом, выдыхаемый пероксид водорода является потенциальным маркером воспаления и оксидативного стресса в легких. Анализ КВВ является ценным неинвазивным методом для диагностики различных легочных заболеваний и степени их тяжести. А также может быть использован для определения эффективности лечения. В настоящее время из медиаторов, определяемых в КВВ, пероксид водорода является наиболее часто исследуемым. Содержание пероксида водорода в КВВ не зависит от возраста, пола и легочной функции здоровых людей . Измерение пероксида водорода в КВВ можно использовать для выявления субъектов с более высоким риском развития болезней легких, связанных с курением . Было показано, что концентрация пероксида водорода повышена в КВВ у больных бронхиазыюй астмой , , . Многочисленные исследования продемонстрировали увеличение уровня пероксида водорода в КВВ у пациентов со стабильным течением ХОБЛ по сравнению со здоровым конгролсм, дальнейшее повышение его концентрации при обострении заболевания и достоверное снижение при лечении , ,. Также у пациентов с бронхоэктазами в КВВ обнаружено достоверное повышение уровня пероксида водорода по сравнению с контрольной группой , . В нескольких исследованиях продемонстрировано увеличение уровня пероксида водорода в КВВ при респираторном дистресссиндроме взрослых РДСВ по сравнению со здоровым контролем , и другими заболеваниями легких, включая пневмонию . Также было обнаружено, что уровень пероксида водорода в КВВ у больных с раком легкого достоверно повышен по сравнению с пациентами со стабильным течением ХОБЛ и здоровыми .