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Jul 19, 2023

Determinazione elettrochimica di L

Scientific Reports volume 12, Numero articolo: 5469 (2022) Cita questo articolo 2854 Accessi 14 Citazioni 3 Dettagli metriche altmetriche Uno degli obiettivi di questa ricerca era sviluppare un sistema elettrochimico

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 5469 (2022) Citare questo articolo

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Uno degli obiettivi di questa ricerca era sviluppare un sensore elettrochimico in grado di determinare l'analita target e che fosse economico e non tossico. Un altro obiettivo era influenzare la riduzione dei rifiuti elettronici. In accordo con questi, una barra di grafite proveniente da batterie zinco-carbone è stata utilizzata per preparare un sensore elettrochimico per la determinazione dell'L-triptofano nella soluzione tampone Britton-Robinson. Nella ricerca sperimentale sono stati utilizzati due metodi elettrochimici: voltammetria differenziale a impulsi e voltammetria ciclica. È stato studiato l'effetto di diversi parametri, tra cui il valore del pH della soluzione di supporto, la velocità di scansione e la concentrazione di L-triptofano sulla risposta corrente. Il valore del pH del tampone Britton-Robinson ha influenzato l'intensità del picco di ossidazione dell'L-triptofano, nonché il potenziale di picco. L'intensità della risposta corrente era massima a pH 4,0, mentre il valore del potenziale di picco si abbassava all'aumentare del pH, indicando che anche i protoni partecipavano alla reazione redox. Sulla base dei dati ottenuti, l'ossidazione elettrochimica dell'L-triptofano sull'elettrodo di grafite era irreversibile, reazione di due elettroni/due protoni. Inoltre, è stato osservato che il picco di ossidazione aumentava all’aumentare della velocità di scansione. Secondo i dati elettrochimici ottenuti, è stato suggerito che l'ossidazione dell'L-triptofano fosse controllata mediante adsorbimento e diffusione. La correlazione lineare tra il picco di ossidazione e la concentrazione di L-triptofano è stata studiata nell'intervallo 5,0–150,0 µM e i valori ottenuti del limite di rilevamento e del limite di quantificazione erano rispettivamente 1,73 µM e 5,78 µM. Inoltre, il sensore elettrochimico preparato è riuscito a determinare l'analita target nei campioni di latte e succo di mela.

L'L-triptofano (TRP) appartiene agli aminoacidi essenziali perché il corpo umano non ha la capacità di sintetizzarlo1. L’L-triptofano ha molteplici significati per l’uomo. È un ingrediente importante nella dieta e si trova principalmente in alimenti ricchi di proteine ​​come latticini, carne, frutti di mare, soia o noci2. Oltre ad essere un componente essenziale delle proteine, l'L-triptofano partecipa anche alla sintesi della niacina, che è un precursore di importanti biomolecole nell'organismo come la melatonina e la serotonina3. Conoscere i livelli di L-triptofano è molto importante perché una sua carenza può portare a disturbi metabolici e neurologici4. Tenendo presente questo, è possibile comprendere l'importanza di determinare questo amminoacido nei campioni biologici, così come nei campioni alimentari. Sebbene siano disponibili numerosi metodi classici5,6,7 per quantificare questo analita target, le tecniche elettrochimiche sono diventate importanti in questo campo di ricerca. La voltammetria è una tecnica elettrochimica ed elettroanalitica basata sulla misurazione della corrente in funzione del potenziale applicato. Esistono diversi tipi di tecniche voltammetriche, tra cui la polarografia, la voltammetria ciclica e le tecniche voltammetriche a impulsi (impulso normale, impulso differenziale e voltammetria a onda quadra)8. I vantaggi delle tecniche voltammetriche sono una buona sensibilità e un ampio intervallo lineare di concentrazioni per analiti sia organici che inorganici, breve tempo necessario per l'analisi, ampia scelta di solventi ed elettroliti che possono essere utilizzati nelle misurazioni e la possibilità di determinazione simultanea di più diversi analiti senza la necessità della loro preventiva separazione9. Le misurazioni voltammetriche cicliche (CV) rappresentano solitamente il primo passo durante gli studi elettrochimici di un composto, materiale biologico o superficie di un elettrodo. L'efficacia del CV si riflette nella capacità di ottenere rapidamente informazioni sul comportamento redox degli analiti target in un'ampia gamma di potenziali, termodinamica dei processi redox, cinetica di reazioni eterogenee, reazioni chimiche accoppiate o processi di adsorbimento10. La CV si basa su una variazione lineare del potenziale dell'elettrodo di lavoro dal valore potenziale iniziale a un valore predefinito, quindi il potenziale cambia alla stessa velocità di scansione nella direzione opposta al valore iniziale o a qualche altro valore predeterminato11. La voltammetria differenziale a impulsi (DPV) si è rivelata una tecnica molto utile per determinare tracce di composti sia organici che inorganici. L'applicazione dell'impulso potenziale agli elettrodi porta, nella maggior parte degli esperimenti, a un miglioramento significativo nel rapporto tra correnti di Faraday e non Faraday, perché la corrente di Faraday solitamente diminuisce più lentamente nel tempo rispetto alla corrente non Faraday (corrente di carica elettrica a doppio strato ), che consente di raggiungere limiti di rilevabilità inferiori12. La differenza tra i valori di queste correnti viene registrata in funzione del potenziale applicato dando luogo al corrispondente picco sul voltammogramma la cui altezza è direttamente proporzionale alla concentrazione dell'analita misurato13. Inoltre, la tendenza al crescente numero di revisioni e articoli di ricerca pubblicati sul tema dei sensori elettrochimici indica l'importanza di questo campo tra i ricercatori14,15,16,17. Zhao et al.18 hanno utilizzato un elettrodo di diamante drogato con boro come sensore elettrochimico per il rilevamento di TRP nella soluzione tampone Na2PO4/NaOH. Liu et al.19 hanno utilizzato un elettrodo di carbonio di vetro modificato con nanoparticelle di TiO2 drogato con argento per determinare il TRP in soluzioni tampone di KOH 0,1 M e fosfato 0,1 M. Per la rilevazione simultanea di dopamina, acido urico, L-triptofano e teofillina è stato utilizzato un elettrodo di carbonio vetroso modificato con punti di carbonio (CD/GCE)20. Gli elettrodi di carbonio sono ampiamente utilizzati come sensori grazie alle loro buone proprietà elettrochimiche come bassa corrente di fondo e buona conduttività elettrica. Inoltre, sono relativamente economici, facili da preparare e per lo più non tossici. Tuttavia, alcuni ricercatori4,21,22 hanno suggerito di utilizzare una bacchetta di grafite proveniente da batterie invece di elettrodi commerciali poiché anche lo sviluppo della tecnologia contribuisce alla generazione di grandi quantità di rifiuti. Tra questi rifiuti si possono trovare anche le batterie zinco-carbone. Lo smaltimento improprio delle batterie usate consente il rilascio di metalli pesanti nell'ambiente che può portare a numerosi effetti negativi sugli organismi viventi23,24. Il riciclaggio delle batterie proteggerebbe l’ambiente e si potrebbero ottenere notevoli vantaggi economici25. Grazie alla buona conduttività elettrica e all'elevata superficie dell'asta di grafite, può essere utilizzata come potenziale sensore elettrochimico4. Inoltre, l'asta di grafite è adatta per modifiche che consentono lo sviluppo di sensori con caratteristiche migliori. Secondo i precedenti documenti di ricerca21,22, l'asta di grafite viene utilizzata come sensore elettrochimico per il rilevamento degli antiossidanti miricetina e dell'acido tannico.