Magdalena Goszczyńska Promotor: prof. dr hab. Magdalena Maj-Żurawska, opiekun: mgr Anna Pietrzak
Pracownia Teoretycznych Podstaw Chemii Analitycznej, Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego ul. Pasteura 1, 02-093 Warszawa
GC membrana membrana
z POT jonoselektywna
elektron
jon
Cele pracy
konstrukcja elektrody GC (glassy carbon) ze stałym kontaktem z polimeru przewodzącego (POT) czułej na jony sodu
miniaturyzacjia układu przez zastosowanie grafitowych elektrod sitodrukowanych MPE (miniature planar electrode)
optymalizacja parametrów elektrod
sprawdzenie możliwości zastosowania tych elektrod do oznaczania jonów Na+ we wzorcach surowicy krwi [1]
Kalibracja elektrod
Rys. 1 Dynamiczne zmiany potencjału elektrod GC. Rys. 2 Krzywe kalibracji elektrod GC zarejestrowane w roztworach NaCl.
Selektywność elektrod
Log k Na, X wyznaczono metodą SSM (separate solution method).
Rys. 9 Krzywe kalibracji elektrod GC dla roztworów wzorcowych.
Rys. 10 Krzywe kalibracji elektrod sitodrukowanych dla roztworów wzorcowych.
1·10-31·10-21·10-15·10-1NaCl [mol/l]
2·10-32·10-32·10-32·10-3CaCl2 [mol/l]
6·10-36·10-36·10-36·10-3KCl [mol/l]4321Wzorzec
Skład roztworów wzorcowych
Wyznaczenie krzywych wzorcowych z tłem interferentów Wyniki oznaczeń stężenia jonów sodu w surowicy krwi (elektrody sitodrukowane, układ przepływowy)
Rys. 11 Porównanie wyników otrzymanych w surowicy N-Control.
Wnioski
Elektrody ze stałym kontaktem charakteryzują się prostotą otrzymywania i użytkowania oraz łatwością miniaturyzacji
Wyniki uzyskane przy użyciu grafitowych elektrod sitodrukowanych zawierających jonofory sodowe VI, VIII i X cechuje długi zakres prostoliniowy charakterystyki, dobra selektywność ( log k (Na,X)) oraz stabilne potencjały w zakresie pH od 3 do 9.
Elektrody spełniają wymagania dla czujników jonów Na+ i pozwalają na kontynuowanie badań w różnych zastosowaniach analitycznych
Budowa elektrody
Membrana osadzona na węglu szklistym lub graficie zawiera polimer przewodzący prąd w sposób mieszany, jonowo-elektronowy.Składniki membrany
POT – poli-(3-oktylotiofen), o-NPOE - eter o-nitrofenylooktylowy , PVC - polichlorek winylu, Na-TFPB - tetra(3,5-bis(triflourometylo)-fenylo)boran sodu, Jonofor VI - 26, 28-Bis(etoksykarbonylometoksy)-25, 27-Bis[o-(etoksy-karbonylo-metoksy-karbonylo)fenyloksyetoksy]-p-tert-butylo-kaliks[4]aren, Jonofor VIII - 26, 28-Bis(etoksykarbonylometoksy)-25, 27-Bis(etoksy-karbonylo-metoksykarbonylopropoksy)-p-tert-butylokaliks[4]aren, Jonofor X - 25, 27-Bis(etoksykarbonylometoksy)-26, 28-Bis(4-metylo-naftylometoksy)-p-tert-butylokaliks[4]aren.
Rys. 5 Elektrody GC z jonoforami VI, VIII i X.Rys. 7 Elektrody GC z jonoforami VI, VIII i X.
Wpływ zmian pH na pracę elektrod
Zarejestrowane zmiany potencjału elektrod w roztworach NaCl o stężeniu 0,1 mol/l i pH 39
Jonofor X
Sn
POT
F3C
F3C
B
4
Na+
Na-TFPB
Cśr. Na+ [mmol/l] oznaczone dla surowic kontrolnych N-Control i AN-Control za pomocą elektrod sitodrukowanych oraz zestawienie wyników (n=6, *RSD%).
0
50
100
150
200
250
300
350
400
700 1200 1700 2200
t [s]
E[m
V]
GC-VI GC-VI GC-VIII GC-VIII GC-X GC-X
0
50
100
150
200
250
300
350
400
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0
log a
E[m
V]
58,7- VIII 58,8-VIII 58,8-VI 58,9-VI 58,2-X 58,9-X
Rys. 6 Elektrody sitodrukowane z jonoforami VI, VIII i X.
VI VI VIII VIII X X-4,5
-4
-3,5
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
log
k
log k (Na+/K+) log k(Na+/Ca2+) log k(Na+/Mg2+)
150170190210230250270290310330
2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH
E[m
V]
GC-VIII GC-VIII GC-VI GC-VI GC-X GC-X
Rys. 8 Elektrody sitodrukowane z jonoforami VI, VIII i X.
-50
0
50
100
150
200
250
300
500 1000 1500 2000 2500
t[s]
E [m
V]
MPE-VI MPE-VI MPE-VIII MPE-VIII MPE-X MPE-X
0
50
100
150
200
250
300
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0
log aE[
mV]
59,4-VI 59,7-VI 59,8-VIII 59,7-VIII 59,9-X 59,7-X
Rys. 3 Dynamiczne zmiany potencjału elektrod sitodrukowanych. Rys. 4 Krzywe kalibracji elektrod sitodrukowanychzarejestrowane w roztworach NaCl.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
-3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0
log a
E[m
V]
58,4-VI 58,5-VI 59,9-VIII 58,1-VIII 57,7-X 58,8-X
0
50
100
150
200
250
300
350
400
-3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0
log a
E[m
V]
56,7-VI 56,7-VI 57,2-VIII 58,0-VIII 57,2-X 55,4-X
Rys. 12 Porównanie wyników otrzymanych w surowicy AN-Control.
Certfikat C [mmol/l] MPE-VI C[mmol/l] MPE-VIII C[mmol/l] MPE-X C[mmol/l]
N-Control 144 (2,0%)* 142 (1,7%)* 134 (2,7%)* 143 (5,0%)*
AN-Control 128 (2,0%)* 121 (6,9%)* 123 (4,4%)* 125 (11,4%)*
VI VI VIII VIII X X
-4,5
-4
-3,5
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
log
k
log k(Na+/K+) log k(Na+/Ca2+) log k(Na+/Mg2+)
O
NO2
o-NPOE
Jonofor VIII [2, 3]
Jonofor VI [2, 3]
PVC
110
115
120
125
130
135
140
145
150
C(Na+)
N-Control
Certyfikat
MPE-VI
MPE-VIII
MPE-X
110
115
120
125
130
135
140
145
150
C(Na+)
AN-Control
Certyfikat
MPE-VI
MPE-VIII
MPE-X
Literatura: [1]. M. Maj-Żurawska, A. Lewenstam , Anal. Chem. Acta, 236 (1990) 331; [2]. U. Lesińska, praca doktorska, Politechnika Gdańska (2007) 19; [3] M. Bocheńska, A. Lisowska-Oleksiak, A. P. Nowak, U. Lesińska, Electrochimica Acta, 51 (2006) 2129
100
120
140
160
180
200
220
240
0 2 4 6 8 10
pH
E[m
V]
MPE-VI MPE-VI MPE-VIII MPE-VIII MPE-X MPE-X
Elektrody ze stałym kontaktem z polimeru przewodzącego czułe na jony sodu