Выходные данные
Статус студент 5 курса специалитета
Организация Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет, Москва, Россия
Подсекция Аналитическая химия
Метки студент
Электрохимические (био)сенсоры на основе наночастиц Берлинской лазури, стабилизированных гексацианоферратом никеля
Тихонов Дмитрий Вячеславович
1) В таблице с оптимизацией указана концентрация собственно БЛ помимо концентрации наночастиц БЛ – неясно, как был изготовлен сенсор, там помимо наночастиц были другие материалы на основе БЛ?
2) Оба рисунка на схемах изготовления и действия биосенсора уже встречались в нескольких работах, поэтому возникает вопрос новизны – какие нововведения присутствуют?
3) Оптимальной концентрацией частиц с точки зрения чувствительности сенсора указана граница диапазона, хотя зависимость – возрастающая, чем обоснован такой выбор?
4) Как зависит стабильность наночастиц БЛ от их размера? Указано, что композитные НЧ с диаметром 50 нм стабильнее обычных с диаметром 30 нм. Было ли сравнение стабильности одинаковых по размерам частиц?
5) На постере указано, что чувствительность биосенсоров на основе пленок БЛ заметно выше, при этом таблица и градуировки противоречат утверждению. Какой смысл несет в данном случае константа Михаэлиса, какой вывод делается на основании этого параметра?
Добрый день! Большое спасибо за вопросы, отвечу в таком же порядке.
1) Для коллоидного раствора наночастиц, который наносился на электрод, есть две характеристические концентрации — концентрация Берлинской лазури, которая рассчитывалась из уравнения Бугера-Ламберта-Бера, и концентрация наночастиц, которая рассчитывалась исходя из концентрации Берлинской лазури и распределения наночастиц по размерам, которой было получено методом динамического рассеяния света. Оптимизация в данном случае проходила по параметру концентрации Берлинской лазури как вещества. Изготовление сенсора подразумевало нанесение 2 мкл коллоидного раствора на поверхность рабочего электрода уже готового screen-printed электрода.
2) Была произведена попытка увеличения стабильности и чувствительности уже существующих биосенсоров для определения глюкозы на основе планарных электродов. Как показано в таблице 1 блока на постере, сенсоры для определения пероксида водорода на основе наночастиц обладают более высокой чувствительностью (за счет большей площади поверхности). Также планировалось стабилизировать наночастицы гексацианоферратом никеля, для большего времени работы в нейтральных и слабощелочных средах, поскольку при протекании электрохимической реакции выделяется гидроксид-ион, а в щелочных средах Берлинская лазурь начинает разлагаться.
В ходе работы удалось создать биосенсоры на основе наночастиц Берлинской лазури, а также сенсоры для определения пероксида водорода на основе стабилизированных наночастиц.
3) В литературе описывался похожий диапазон, в нем и планировалось работать. Более крупные наночастицы менее стабильны по отношению к процессу коагуляции, поэтому их тяжелее наносить и нужно дополнительно стабилизировать (за счет pH, температуры или дополнительных веществ-стабилизаторов). С точки зрения коллоидной химии, седиментационная устойчивость выше для частиц с большей массой, поэтому общая устойчивость для наночастиц большего размера меньше.
4) В данном случае имеется в виду стабильность отклика электрохимического сенсора в растворе определенной концентрации аналита. Синтез проводился путем осаждения гексацианоферрата никеля в коллоидном растворе наночастиц БЛ размером 32 нм, изменением концентрации Берлинской растворе в ходе синтеза можно пренебречь. Поэтому сравнивалась стабильность сенсоров, на которые наносили растворы с одинаковым содержанием Берлинской лазури. Зависимость стабильности сенсоров на основе стабилизированных и нестабилизированных наночастиц одинаковых размеров не была исследована.
5) Согласен, есть опечатка, стоит ориентироваться на таблицу и градуировки. Чем меньше константа Михаэлиса, тем при меньших концентрациях сенсор будет давать одинаковый отклик, следовательно, верхний предел линейной зависимости отклика от концентрации будет снижаться. В данном случае, биосенсоры на основе наночастиц подходят для определения меньших концентраций глюкозы, а на основе пленок БЛ —соответственно, больших.
Спасибо за ответ, часть вопросов осталась:
1) Концентрации лазури и наночастиц — независимые характеристики? Если да, то в докладе отсутствует оптимизация по концентрации НЧ, если нет, то параметр [НЧ] затрудняет понимание того, как изготавливают сенсор.
2) Вопрос новизны не совсем прояснен, что из перечисленного — новый результат? По поводу высокой чувствительности за счет поверхности — это как-то оценивали? Возникает еще вопрос -для лазури как катализатора имеет значение площадь или количество вещества?
3) Про размер частиц в блоке про концентрации речи не было, необходимо пояснение, при чем здесь более крупные частицы? Кроме того, с точки зрения свободной поверхностной энергии много мелких частиц менее выгодно, что мало крупных. Что касается литературного диапазона, то это несущественное ограничение.
1) Концентрации лазури и наночастиц изменяются пропорционально друг другу, поэтому можно сделать вывод, что они являются зависимыми параметрами. Данные по концентрации наночастиц избыточны, поскольку по ним не проводилось варьирование, в таблице они показаны для справки и для демонстрации того, что такие концентрации тоже были получены в ходе эксперимента.
2) Оба результата (стабилизированные сенсоры для определения пероксида водорода на основе наночастиц и биосенсоры для определения глюкозы на основе наночастиц БЛ ) являются новыми. В литературе уже описаны биосенсоры на основе наночастиц для определения лактат-иона и сенсоры для определения пероксида водорода на основе наночастиц (без гексацианоферрата никеля). Каталитическая активность Берлинской лазури как катализатора зависит от ее удельной поверхности. Поэтому, полученный результат можно объяснить с этой точки зрения. Шероховатость поверхность изменяется за счет ее криволинейности, если сравнивать с монокристаллом Берлинской лазури. Теоретически площадь поверхности можно определить с некоторой точностью с помощью метода БЭТ, используя Берлинскую лазурь как адсорбент.
3) Да, часть текста, по-видимому, пришла из 4 блока. Кроме того, растворы с более концентрированными частицами тяжелее дозировать, а затем наносить на поверхность рабочего электрода, по моему мнению, требуется длительное время, чтобы получить таким образом воспроизводимые результаты. Возможно, тут помогло бы использование автодозаторов.
Проводилась ли оценка мешающего влияния при определении H2O2?
Не могли бы Вы дать комментарий по параметрам: чувствительность, константа Михаэлиса. Эти цифры «хорошие», «плохие», соотносятся с предыдущими работами?
Добрый день, Иван Владимирович!
1) Оценка мешающего влияния не проводилась конкретно в данной работе, однако при потенциале 0,00 В относительно ХСЭ другие легкоокисляемые вещества, присутствующие в растворе (например, парацетамол) менее подвержены окислению. Также, как показано в таблице ранее производилась оценка селективности по отношению к кислороду, величина селективности как отношение откликов на одинаковые концентрации пероксида и кислорода лежит в диапазоне 400-600.
2) разработанные биосенсоры обладают бо́льшей чувствительностью,чем разработанные ранее, что понижает предел обнаружения и позволяет определять более низкие концентрации. Эту цифру можно назвать хорошей. Константа Михаэлиса показывает, как быстро зависимость отклика от концентрации выходит на постоянный уровень. Эта цифра показывает, что электрод подходит больше для определения низких концентраций вещества, но было бы лучше, если линейность наблюдалась во всем диапазоне определяемых концентраций и тогда константа Михаэлиса имела бы большие значения.
Надеюсь, полностью ответил на ваши вопросы!