利用铁3O4丝网印刷电极修改传感器检测肾上腺素在迷奥尔平顿鸡鸡和罗德岛白色烤焙用具
Omolola大肠Fayemi
Saheed大肠Elugoke
Oluwole迪娜
Mulunda竭尽全力3和
彼得·o·Fayemi- 1化学系,自然和农业科学学院、西北大学(麦非肯校园),Mmabatho,南非
- 2材料科学创新和造型(MaSIM)重点领域的研究,自然和农业科学学院、西北大学(麦非肯校园),Mmabatho,南非
- 3农业动物卫生部门、学校、教师的农业、科学、技术、西北大学(麦非肯校园),Mmabatho,南非
- 4βeta-Letters AgriNextiomics Mahikeng,南非
纳米检测和表征的神经递质从实际样品是一种新型分析技术与多个nano-biotechnology领域的应用。这现场电化学传感工具越来越高重现性的优势,快速的响应,优越的灵敏度、选择性、准确性和小型化。丝网印刷氧化铁(Fe3O4)修饰电极是利用检测肾上腺素(EP)在这项研究中,一种化学信使或神经信号传递分子,从两个品种的鸡。制作传感器用于分析EP在现实和未加料的样本。紫外可见光谱,傅里叶变换红外光谱(ir)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)之前被用于表征纳米粒子的表面改性的丝网印刷电极银(SPSE)。铁的XRD衍射图3O4纳米颗粒显示峰值为30.1°,35.7°,43.3°,53.9°,57.5°,和63.0°,相应的密勒指数220,311,400,422,511,和440年,分别。这种衍射模式表明,铁3O4纳米颗粒具有尖晶石结构。同时检测的EP在抗坏血酸的存在是来自菲3O4电极。进一步的结果显示相应的氧化峰电流的上升(Ipa) EP的增加其浓度和扫描速率的mVs 25 - 400−1确认对EP改性电极的催化性能。我们的研究结果表明,组合传感器用于检测血清EP,胸部肌肉,内脏器官的鸡品种产生更好的恢复。
介绍
家养的鸡(背带吊裤带家)是温血的物种从鸡形目顺序通常为肉类家禽和鸡蛋生产行业。多年来,一个广泛的遗传和表型不同菌株的鸡饲养和分成许多分类模型基于起源、进化链接,多效性的影响,作为美国的目的,亚洲,欧洲大陆,英语,或者地中海游戏,蛋鸡型,肉用型两用,装饰或“装饰”品种(Nangsuay et al ., 2011;Larkina et al ., 2021)。经常定期,内分泌系统被激活,以应对这些动力学和级联的压力条件,因此影响hypothalamic-pituitary-adrenal-axis和身体内稳态(Ottinger Abdelnabi, 1997;Fallahsharoudi et al ., 2017)。迄今为止,潜在的压力已确定在适当的描述在自由放养的家禽部门或人工环境在驯化和繁殖周期的不同阶段。值得注意的那些压力是可怕的食肉动物的攻击造成的不适,同类相食的行为,过度拥挤,刺激寄生和传染性病原体(布拉斯特区,2015;弓箭手2019;穆罕默德et al ., 2020)。
当压力触发体内或内生,发现超过可容忍的极限,它影响神经内分泌系统、通讯网络的反馈循环的肾上腺激素释放身体对压力的反应代谢生理靶器官的变化。sympathoadrenal系统和肾上腺轴是监管者的压力反应肾上腺驯养的鸟类(赫尔曼et al ., 2016;Fallahsharoudi et al ., 2017)。肾上腺素,也被称为肾上腺素IUPAC: 4 - [(1 r) 1-hydroxy-2 - (methylamino)乙基]benzene-1,可是儿茶酚胺分泌的肾上腺和大脑中的神经元,它作为一种神经递质动员能源储存葡萄糖和游离脂肪酸在准备体育活动或康复低血糖(皮特,2012;Moawad Randa, 2017)。肾上腺素(C9H13没有3)是一种天然单胺神经递质和拟交感神经儿茶酚胺在肾上腺髓质嗜铬细胞分泌细胞的机械。它有四个功能组:N-CH两儿茶酚哦3组和β-OH组(艾伯特,2013)(方案1)。肾上腺素是一种拟交感的儿茶酚胺与强有力的α-andβ-adrenergic刺激属性增强系统性systolic-diastolic血压和肺血管阻力(Gangadharan et al ., 2019)。它发挥积极的变时性和变力作用在交感神经系统受体α和该项使用G-protein-linked第二信使系统相对于心输出量,心肌耗氧量,心脏效率、调节内脏功能(皮特,2012;是个et al ., 2015)。这是一个原型的肾上腺素能受体激动剂(肾上腺素)的更大的亲和力β-adrenergic受体β受体在小剂量。战或逃激素调节血管张力在动物模型和唤起心脏敏化情感微觉醒诸如恐惧,压力,焦虑倾向(Papich 2021)。速发型过敏反应通常在检测管理维持体内平衡对压力反应和减少感应的发病率或意识丧失(布朗et al ., 2020;鲍斯威尔et al ., 2021)。
方案1。肾上腺素的化学结构。
禽流感内分泌系统之间的连接,压力荷尔蒙的调节途径,肾上腺调节至关重要的体育活动和生理功能要求受到电化学传感器检测。鉴于其多个在活的有机体内角色,大量的分析技术已经用于实际样品检测肾上腺素。例子包括使用数量性状位点(QTL)定位映射,QTL潜在压力诱导皮质甾酮,高性能液相色谱、荧光测定法和分光光度法(Fallahsharoudi et al ., 2017;方et al ., 2018;Yadav et al ., 2019年)。大多数这些分析方法都有缺点,比如复杂的样品处理,高成本的分析,需要高度熟练的分析师(年代)。偶然地,电化学方法分析小说的特点,可以解决这些问题Tezerjani et al ., 2017;Dehdashti Babaei, 2020)。另一方面,混合动力技术,如电化学发光不具备简单的纯电化学方法。
因此,本研究报告成功的检测重要器官的肾上腺素两种国内禽流感的鸡氧化铁丝网印刷电极传感器修改。氧化铁纳米粒子的选择(Fe3O4 NPs)丝网印刷电极修饰符(SPE)是基于纳米材料的比较优势和应用程序。具体来说,Fe3O4纳米粒子已报告有很大的表面积,高导电性,优秀electrocatalytic活动对生物胺的氧化(护送et al ., 2019;多美和布雷特,2019年)。值得注意的是,EP检测是实现在silica-Fe3O4 /石墨烯氧化物核壳纳米结构修改SPE具有非常低的检出限(Safaei et al ., 2018)。同样,电化学EP micro-molar级别的检测报告Mphuthi et al ., 2017通过使用GCE三元复合含酞菁,多壁碳纳米管(热合),Fe3O4 NPs ()。保利(灿烂甲酚蓝)/ Fe2O3复合修饰玻碳电极(GCE)成功申请EP检测(多美和布雷特,2019年)。电子导电性和大表面积的氧化铁纳米粒子在这些在EP感应传感器发挥了重要的作用。目前的研究是为数不多的例子之一Fe3O4 NPs已经部署了EP检测。这部小说传感器(SPSE / Fe3O4)非常受益的优秀electrocatalytic活动和大表面积的Fe3O4 EP检测。实际样品分析报告到目前为止在先前的氧化铁改性EP检测电极和修改SPE在EP注射或血清(Mphuthi et al ., 2017;Safaei et al ., 2018;多美和布雷特,2019年)。当前的研究提供重要的分析数据的实际样品分析EP的两种不同品种的鸡。EP分析的分析数据记录在动物的脾脏,血清,胸部肌肉,肾脏,肝脏在SPSE / Fe3O4是第一个尝试阐述电化学EP检测生物样品中。
材料和方法
实验材料
研究使用的材料均为分析纯。盐酸肾上腺素、铁二硫酸七水硫酸锌(99% FeSO4h·72O)和铁三氯化六水合物(99% FeCl3.6H2O)从西格玛奥德里奇被购买。NH氢氧化铵(25%4哦),氯化锌(99% ZnCl2),硝酸(HNO 70%3),氢氧化钠(99%氢氧化钠)、盐酸(38%盐酸)、磷酸二氢钠(99%不2阿宝4)、磷酸氢二钠(Na的99%2HPO499%)、二甲基甲酰胺(DMF)从西格玛奥德里奇化工、南非。丝网印刷电极银(SPSE)来自瑞士万通,南非。脾脏、血清、乳房肌肉,肾脏和肝脏迷奥尔平顿鸡鸡和罗德岛白色肉用鸡用于实际样品分析收集屠宰后立即从当地屠杀。伦理实践中坚持所有的样本采集、处理和分析程序。
方法
合成的铁3O4纳米粒子
磁性氧化铁纳米颗粒(Fe3O4NPs)使用技术合成了以前采用Gorospe et al。(Gorospe et al ., 2019),轻微的修改。的FeCl3h·62O和FeSO4h·72O前体被分散到一个锥形瓶含有氮气和清除蒸馏水在各自的摩尔比2:1。这种混合然后受到有力的电磁搅拌器搅拌。大约5毫升氢氧化铵转入滴定管和出院滴入瓶含铁盐的混合物。合成黑色暂停立即覆盖并受搅拌10分钟。磁性纳米颗粒分离使用条形磁铁在蒸馏水和分散。这些纳米颗粒与足够的蒸馏水洗6次,随后与乙醇4倍。黑人获得纳米粒子在室温下真空下干燥。
制备SPSE / Fe3O4
drop-dry技术被用来制造铁3O4NPs修改SPSE (SPSE / Fe3O4)。的as-synthesized菲3O4NPs是分散在DMF和用24小时获得均匀粘贴。大约8μl糊掉了在屏幕上打印的银工作电极和允许在室温下干燥。方案2显示了铁的合成的示意图表示3O4NPs和随后的修改SPSE as-synthesized菲3O4NPs。修改后的电极(SPSE / Fe3O4)是应用电解的肾上腺素。
方案2。铁的示意图表示3O4NPs准备和SPSE / Fe3O4制造。
制备的样品进行分析
或者和RIWB收集血液样本瓶和保存在冰防止凝固。样品预处理方法是根据提出的赵et al。赵et al ., 2015),小修改。约0.05毫升浓硝酸(70% HNO3)被添加到离心管血液样本,允许2 h。中和的混合物进行了0.05毫升的1 M氢氧化钠。最终的解决方案是在4000转离心20分钟。顶部的明确血清溶液被倾析分离和储存在4°C进行进一步分析。治疗或和RIWB血样贴上血清血清1和2,分别。胸部肌肉的样品制备、脾脏、肾脏和肝脏从鸡物种(或和RIWB),收集与随后的血样在电化学分析方法由Kahlouche et al。(Kahlouche et al ., 2018),轻微的修改。适量的0.1 PBS (pH值7)之前添加到样品粉碎均匀粘贴。结果粘贴1 M ZnCl分散在一个解决方案2和允许30分钟。后来,这个解决方案是离心机在4000 rpm,持续15分钟。上层清液的质量与较低的固体分离和储存在4°C进行分析。治疗肾样本来自RIWB或被贴上RIWKID ORKID,分别。而肝脏样本RIWB或标记RIWLIV ORLIV,分别。RIWB,或乳房肌肉提取物是编码RIWBM ORBM,分别。RIWBBS代表脾提取物RIWB的脾脏。
对菲3O4纳米粒子
傅里叶变换红外(ir)作品Alpha-P分光光度计由布鲁克公司、美国、紫外和x射线衍射(XRD)光谱被用来描述铁3O4NPs。XRD和紫外可见数据收集使用伦琴X 'Pert Pro衍射仪和Uviline 9400分光光度计(德国)。微观特征实现了纳米颗粒的扫描电子显微镜(广达FEG ThermoFisher科学提供的250年,美国)和透射电子显微镜。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)图像获取与该设备提供了关于纳米颗粒的形态和超微结构的细节。电化学分析都是使用便携式DropSens稳压器(MetrohmR)连接到个人电脑进行数据处理。这个工作站包括丝网印刷银电极(SPSE)嵌入式工作,柜台,和参考电极。支持电解质用于所有electroanalyses (0.1 M磷酸盐缓冲溶液,PBS)准备使用适当的钠的浓度2HPO4和不2阿宝4。
结果与讨论
XRD分析
铁的XRD衍射图3O4NPs (图1显示峰值为30.1°,35.7°,43.3°,53.9°,57.5°,和63.0°,相应的密勒指数220,311,400,422,511,和440年,分别。这种衍射模式表明,铁3O4NPs具有尖晶石结构(根据JCPDS 19号- 629)(Pislaru-Dănescu et al ., 2017)。类似的衍射模式已经报道了铁3O4NPs在各种研究Fe3O4NPs (Loh et al ., 2008;Shagholani et al ., 2015;Pislaru-Dănescu et al ., 2017)。使用谢瑞方程(情商。),微晶颗粒大小使用峰值为35.7°(311)被发现10.91海里。
图1。铁的x射线衍射图3O4纳米粒子。
D,
傅立叶变换红外光谱分析
铁的傅立叶变换红外光谱3O4NPs (图2)显示峰值在565、1048、1348、1571和3174厘米−1。峰值为565厘米−1表明Fe-O债券在菲的存在3O4。此外,在565厘米吸收带−1证实了铁磁铁矿阶段3O4NPs (Zavareh et al ., 2017)。的吸收带大约在同一波数已经报道了Fe-O之前合成的铁3O4NPs (贝托鲁奇et al ., 2015;范教授et al ., 2016;Zavareh et al ., 2017)。3174厘米的吸收带−1可能是由于羟基的伸缩振动从水中吸附表面的铁吗3O4NPs (范教授et al ., 2016)。在1571厘米的吸收带−1是由于北半球弯曲振动的北半球债券剩余未反应的氨。
图2。傅立叶变换红外光谱的铁3O4纳米粒子。
紫外分析
铁的紫外可见光谱3O4前体中描述图3一显示两座山峰FeCl的292和738海里3h·62O和一个峰值在可见区域FeSO(738海里)4h·72欧菲的紫外可见光谱3O4NPs在图3 b显示两个强大的吸收在386和634海里。虽然这些吸收带(Fe3O4NPs)类似于FeCl3h·62啊,他们出现在不同波长(图3 a, B)。显著差异的前兆和铁的吸收波长3O4NPs表明成功合成的纳米粒子。值得注意,出现强烈的吸收紫外和可见的区域已经报道了铁3O4NPs (曹et al ., 2015)。同时,吸收峰值约为已报告386纳米铁3O4NPs准备使用各种前体(胡锦涛等人。,2014年;曹et al ., 2015;魏et al ., 2019)。在634 nm代表了等离子体共振吸收带乐队。
图3。紫外可见光谱(一)菲3O4NPs前体(FeCl3h·62O和FeSO4h·72(蒸馏水)和O)(B)菲3O4纳米颗粒(DMF)。
SEM和TEM分析
图4 a, B显示了铁的扫描电镜图像3O4NPs在两个不同的放大。高倍镜下获得的图像(000 X 100) (图4一)表明,铁3O4粒子是由球形骨料的的质量。较低的放大(×20000)(图4 b),球形粒子似乎聚集形式,给整个铁3O4NPs集体粗糙的表面形态。有趣的是,类似的磁性纳米颗粒表面形态已报告(Pislaru-Dănescu et al ., 2017)。使用SEM图像获得更高的放大倍数,计算平均粒径为63.6纳米铁3O4NPs。铁的内部结构3O4NPs描绘这些纳米粒子的TEM显微照片(图4 c)也证实了球形性质的单个粒子的聚合铁3O4NPs。获得的纳米粒子的平均粒径分析的TEM图像(图4 d)是11.8海里。这个值接近微晶颗粒的平均尺寸计算的x射线衍射图。粒径之间的差距从SEM和TEM是由于获得不同分辨率显微镜用于这两种技术。
图4。扫描电子显微镜照相术的铁3O4纳米粒子在(一)低放大倍数(×20000)(B)高放大倍数(×100000)。(C)TEM显微照片的铁3O4NPs和(D)铁的粒度分布表3O4NPs在TEM图像。
电化学阻抗谱
电化学表征的裸SPSE和SPSE / Fe3O4EIS研究了使用这些电极的存在1毫米EP (pH值7)。图5一个显示的奈奎斯特图在EP裸电极和修改。图5 b描述的等效电路拟合EIS数据。解决方案的阻力(R的值年代),电荷转移电阻(Rct)、固定相的元素(CPE)和华宝阻抗(W)用于EIS电路配件一直在分项表1。Rct的裸SPSE(8005Ω)修改与铁后大幅下降3O4(145Ω),建议改善电极的能力来支持表面改性后电荷转移。这表明铁3O4在SPSE /铁3O4裸电极的导电率的提高,产生了更好的electrocatalytic活动SPSE / Fe3O4对EP氧化。一个类似的减少Rct以及随之而来的电导率增加电极与纳米粒子改性后已经在一些研究报告(卡马利Zangeneh也展示et al ., 2014;Arani et al ., 2019)。R的差异ct电极的价值观也证实了优越的EP在SPSE / Fe记录电流响应3O4(CV)相对于裸电极(图6 b)。同时,华宝阻抗(W)获得的EIS谱在低频端裸电极和修改建议在电极扩散行为(Vedalakshmi et al ., 2009)。值得注意的,Yo和N在表1代表CPE的大小和CPE的指数,分别。
图5。(一)EIS光谱光SPSE和SPSE / Fe3O4在1毫米EP (pH值7,101-10年5赫兹频率范围,10 mV振幅)。(B)等效电路拟合EIS数据(一)。
表1。EIS裸SPSE参数和SPSE / Fe3O4。
图6。循环voltammogram裸SPSE和SPSE / Fe3O4在(一)0.1 PBS (pH值7)(B)1毫米EP (pH值7)(扫描率25 mV−1)。
电子转移速率常数(ks)计算使用情商。(Adekunle et al ., 2010)。R T、n和F情商。代表摩尔气体常数(J摩尔−1K−1),绝对温度(K)、电子图6 b转移,电极表面积和法拉第常数(C摩尔−1),分别。裸露的k值和SPSE SPSE / Fe3O4被计算为1.01和21.28 s−1。这意味着光SPSE与菲的修改3O4大大提高了电子转移速率常数,从而显著提高电流响应记录在SPSE / Fe3O4相对于裸SPSE (图6 b)。
电解的肾上腺素
的电化学分析EP是裸SPSE和铁3O4NPs修改SPSE (SPSE / Fe3O4)在0.1 M PBS (pH值7)25 mVs的扫描速率−1。图6显示0.1的循环voltammogram PBS (pH值7)在光和修饰电极。这些voltammograms显示没有峰值后出现空白的分析解决方案。在EP,裸电极显示只有阳极峰值为0.3 V。另一方面,修饰电极表现出突出的阳极峰在0.32 V和疲软的阴极峰−0.12 V (图6 b)。阳极峰电流(I美联社)获得30和79μA裸露和修饰电极,分别。光和修饰电极的电活性表面积计算从反Sevcik方程(情商。)分别为0.79和2.08厘米2,分别。D、C、n、v和我情商。代表扩散系数(cm2年代−1)、EP的浓度(摩尔厘米−3)、数量的电子扫描速率(Vs−1(cm),电极表面区域2分别)和峰值电流(A)。D为1.01×105厘米2年代−1对EP 0.1 PBS (pH值7)n= 2为早些时候报道(王et al ., 2006)。值得注意,当前响应记录在SPSE / Fe3O4是关于裸电极的2.6倍。在我这显著增加美联社在SPSE /铁3O4可能是因为磁性铁吗3O4纳米粒子的电活性表面积增加SPSE(明显对电极)的值。这样的改进当前的丝网印刷电极反应的神经递质与纳米材料已报告(修改后Valentini et al ., 2014;质的Beitollahi, 2016;Beitollahi et al ., 2018;萨米和Arvand, 2019)。k的增加年代电极与铁改性后的价值3O4NPs也可以导致EP氧化峰电流的急剧增加SPSE / Fe3O4相对于裸SPSE。
同时,电极在EP的简历显示,改性电极的氧化还原过程被记录只有EP的氧化是实现与裸电极(图6 b)。这对裸SPSE确认了磁性纳米颗粒提供了催化效应,同时支持EP的氧化和还原。我的比例美联社和阴极峰电流(Icp在修改后的电极记录)给值为3.43,这表明quasi-reversible氧化还原过程(因为我cp是23μA)。
EP氧化还原的机理过程包括两个电子和质子的过程中描述方案3。quasi-reversible进程图6 b显示肾上腺素醌的形成两个质子和电子的损失后的EP分子发生氧化反应而反向还原过程(方案3)。
方案3。肾上腺素的氧化还原反应。
扫描速率的影响
扫描速率的影响在EP电流响应SPSE / Fe3O4研究了使用循环伏安法扫描速率范围的25 - 400 mV年代−1在pH值为7。我有一个增加美联社和我cp每增加扫描率(图7)。此外,阳极峰潜力(E美联社)随扫描速度的增加(以较低的扫描速率),而E美联社稍微变化在更高的扫描率(图7 c)。相反,阴极峰潜力(Ecp)几乎是常数与扫描速率的增加,除了几个变化较低的扫描率。这个峰值电位和扫描速度稳定增长的关系是完全不同的美联社与扫描速率在不同的研究报告(Valentini et al ., 2014;Beitollahi et al ., 2018)。一个线性关系表示为我美联社=−50.2933 + 16.4391 v1/2观察之间的平方根扫描速率和阳极峰电流(我吗美联社)(图7 b)。这个线性符合获得,特别是在更高的扫描速率(> 200 mV−1)表明,改性电极的氧化还原过程是一个diffusion-controlled过程。一个类似的机制已经报道了EP氧化修饰电极(Wierzbicka Sulka, 2016)。
图7。(一)循环voltammograms显示扫描速率的影响(v)在EP氧化SPSE / Fe3O4(1毫米EP的扫描率25 - 400 mV−1,pH值7)。(B)的峰值电流对v和的平方根(C)情节的潜在对v。
浓度的影响
EP浓度的影响研究了修饰电极的电流响应记录使用SPSE / Fe3O4分析EP的方波伏安法(SWV)技术的pH值7(扫描速度25 mV−1)。SWV参数用于分析包括潜在的步骤10 mV, 10 mV振幅,10赫兹的频率。的voltammogram图8代表EP改性电极的响应变化的浓度。当前响应增加而增加浓度在9.99 - -83.8范围μM (图8 b)。之间的关系(I)和(EP)是线性的范围9.99 - -60.9μM (图8 b)。代表之间的线性关系的回归方程电流(I)和(EP)使用SWV我= 17.4612 + 0.1376 (EP)。
图8。(一)方波voltammogram EP的氧化还原过程与EP浓度变化(9.99 - -83.8μM) 10 mV潜在的一步,10 mV振幅,10赫兹的频率,pH值7,扫描速率25 mV−1。(B)当前对(EP)的阴谋。
用修改后的电极获得的检测极限是19.3μM。这个检测极限与EP检测传感器以前捏造(表2)。具体来说,传感器的检测极限低于传感器制作的报道值通过修改GCE聚阿魏酸和碳管复合材料(da Silva et al ., 2017)。另一方面,这个传感器给更广泛的线性范围比一些传感器的早些时候(Mphuthi et al ., 2017)。值得注意的,传感器的检测极限计算使用公式3.3ɛ/ mɛ和m代表标准差的拦截,分别和回归方程的斜率。
表2。数据的价值之前和现在的EP电化学传感器。
同时检测肾上腺素和抗坏血酸
装配式SPSE /铁的能力3O4传感器同时检测肾上腺素和抗坏血酸(AA)在溶液中含有生物分子研究的混合物。从本质上讲,AA在细胞外液的存在同样能找到(EP)是几个数量级的浓度高于EP。因此,混合物1毫米AA和0.4毫米EP的pH值7受到电解制造传感器使用SWV(潜在的步骤10 mV, 10 mV振幅,和10赫兹的频率)。传感器应用电解的AA来识别其氧化潜力。峰值代表发现AA在0.189 V。AA和EP的混合物的分析显示峰在0.167和0.446 V,分别为(图9)。这些分析物的峰之间的分离峰电位(0.279 V)比价值更广泛报道一些以前制作的传感器(Salimi et al ., 2004;任et al ., 2006;Ghanbari Hajian, 2017)。这一结果表明,该传感器能够歧视性EP检测在AA的存在。
图9。方波voltammogram 0.1毫米AA和AA 0.1毫米和0.4毫米的混合物在SPSE EP / Fe3O4(10 mV潜在的一步,10 mV振幅,10 Hz频率和pH值7)。
实际样品分析
分析鸡血清的EP,胸部肌肉,从鸡脾脏、肾脏和肝脏是使用标准的方法。约0.4毫升的样品与15毫升的PBS稀释。的EP未加料的样本和真实样本使用的传感器解决方案进行了分析。(一式三份)获得的数据从所有实际样品的分析中突出显示表3。恢复了(百分比n= 3)血清1(或),血清2 (RIWB) ORBM, ORKID, ORLIV, RIWKID, RIWBM, RIWLIV RIWBBS分别为102.13,100.38,102.15,107.10,101.71,108.09,100.48,106.79和98.33%,分别。% RSD为每个复苏中表3。通常,%相对标准偏差从分析获得的样品满意地低。从真正的样本分析获得的数据还显示,制作的传感器可以应用于检测EP在血清和动物的体液。这种分析的数据也证实,便携式SPSE / Fe3O4传感器可以用于实时EP即时分析。此外,这个传感器有潜力作为一个可靠的工具,EP检测各种细胞外液体没有精心设计的样品制备。
表3。实际样品分析数据(n= 3)。
稳定性和可重复性
SPSE / Fe的稳定性3O4在EP研究使用1毫米EP在PBS (pH值7)25 mV−1。图10描述了当前记录的修改后的电极反应后16个循环伏安法扫描。%为16的峰值电流记录扫描是22.88%。分析voltammogram (图10)也表明,电极只能保留47.8%的初始电流16扫描。相比其他一些传感器,失去了更小比例的起始电流响应后更高的简历扫描(塔勒布et al ., 2018;伊曼努尔和Sivasubramanian, 2020电极),这被认为是不稳定的。传感器的输出的可重复性调查由独立分析的EP改性电极(在同等条件下稳定性研究部署)在三个独立的EP方案(1毫米,pH值7)。电极表现出高度的重复性在第二次尝试。这明显的亲密当前响应为第二和第三尝试记录(图10 b)以及低%相对标准偏差记录(11.9%)后的阳极电流获得三尝试。
图10。(一)循环的1毫米EP voltammogram SPSE / Fe3O4在16扫描(扫描速率的25 mV−1,pH值7)(B)循环的1毫米EP voltammogram SPSE / Fe3O4在三个不同的尝试。
结论
容易制造的电化学传感器通过修改SPSE菲3O4NPs (SPSE / Fe3O4)检测EP鸡血液和细胞外液中提取的胸部肌肉,脾脏,肝脏和肾脏的鸡。传感器给较低的检出限,并演示了适合EP检测抗坏血酸的存在。高EP恢复真正的样本显示,实时分析的传感器可以应用EP在现实生活中的样本。EP和AA峰电位之间的广泛差异强烈表明,这种传感器的两个样品的分析可以进行没有显著的干扰峰。因此,该传感器可以被认为是AA在将来的研究中检测。
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。
道德声明
动物研究是由西北大学进行审核和批准。
作者的贡献
概念和设计工作,是帐面价值的手稿的一部分。OD、SE和PF参与数据和样本分析,同样在手稿准备。所有的作者,SE, OD, PF, MM同意出版。
资金
这项研究是由国家经费Thuthuka南非研究基金会的研究人员(UID: 117709)。APC是由更高程度的西北大学,南非。
的利益冲突
PF是受雇于βeta-Letters AgriNextiomics。
其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
确认
,SE、OD和MM感谢西北大学和MaSIM的金融支持和研究设施。西北大学承认英国财务报告理事会和南非国家研究基金会的研究员格兰特。
引用
Adekunle, a S。,一个gboola, B. O., Pillay, J., and Ozoemena, K. I. (2010). Electrocatalytic Detection of Dopamine at Single-Walled Carbon Nanotubes-Iron (III) Oxide Nanoparticles Platform.参议员致动器B:化学。148 (1),93 - 102。doi: 10.1016 / j.snb.2010.03.088
Arani: H。,Ghoreishi, S. M., and Khoobi, A. (2019). Increasing the Electrochemical System Performance Using a Magnetic Nanostructured Sensor for Simultaneous Determination Ofl-Tyrosine and Epinephrine.肛交。方法11 (9),1192 - 1198。doi: 10.1039 / c8ay02701c
Beitollahi, H。,Dourandish, Z., Tajik, S., Ganjali, M. R., Norouzi, P., and Faridbod, F. (2018). Application of Graphite Screen Printed Electrode Modified with Dysprosium Tungstate Nanoparticles in Voltammetric Determination of Epinephrine in the Presence of Acetylcholine.j .稀土36 (7),750 - 757。doi: 10.1016 / j.jre.2018.01.010
贝托鲁奇,E。,Galletti, A. M. R., Antonetti, C., Marracci, M., Tellini, B., Piccinelli, F., et al. (2015). “Chemical and Magnetic Properties Characterization of Magnetic Nanoparticles,” in2015年IEEE国际仪器和测量技术会议(I2MTC)程序,比萨、意大利,2015年5月11 - 14号,,1492 - 1496。doi: 10.1109 / i2mtc.2015.7151498
布拉斯特区,j . (2015)。在“压力的小鸟。Sturkie鸟类的生理(爱思唯尔),769 - 810。doi: 10.1016 / b978 - 0 - 12 - 407160 - 5.00033 - 6
鲍斯威尔,B。,Rudders, S. A., and Brown, J. C. (2021). Emerging Therapies in Anaphylaxis: Alternatives to Intramuscular Administration of Epinephrine.咕咕叫。过敏哮喘代表。21 (3),1 - 9。doi: 10.1007 / s11882 - 021 - 00994 - 0
布朗,j . C。西蒙斯E。,和Rudders, S. A. (2020). Epinephrine in the Management of Anaphylaxis.j .过敏中国。Immunol。Pract。8 (4),1186 - 1195。doi: 10.1016 / j.jaip.2019.12.015
曹,Y。,Li, C., Li, J., Li, Q., and Yang, J. (2015). Magnetically Separable Fe3O4/ AgBr混合材料:高效的光催化活性和稳定性好。纳米卷。10 (1),952。doi: 10.1186 / s11671 - 015 - 0952 - x
da Silva, l . V。洛佩斯,c, B。,da Silva, W. C., de Paiva, Y. G., Silva, F. d. A. d. S., Lima, P. R., et al. (2017). Electropolymerization of Ferulic Acid on Multi-Walled Carbon Nanotubes Modified Glassy Carbon Electrode as a Versatile Platform for NADH, Dopamine and Epinephrine Separate Detection.Microchem。J。133年,460 - 467。doi: 10.1016 / j.microc.2017.04.014
Dehdashti,。,和Babaei, A. (2020). Designing and Characterization of a Novel Sensing Platform Based on Pt Doped NiO/MWCNTs Nanocomposite for Enhanced Electrochemical Determination of Epinephrine and Tramadol Simultaneously.j . Electroanal。化学。862年,113949年。doi: 10.1016 / j.jelechem.2020.113949
艾伯特,t . j . (2013)。“自主神经系统药理”麻醉的药理学和生理学(费城:桑德斯),218 - 234。doi: 10.1016 / b978 - 1 - 4377 - 1679 - 5.00013 - 2
Fallahsharoudi,。德考克,N。,Johnsson, M., Bektic, L., Ubhayasekera, S. J. K. A., Bergquist, J., et al. (2017). QTL Mapping of Stress Related Gene Expression in a Cross between Domesticated Chickens and Ancestral Red Junglefowl.摩尔。细胞。性。446年,52-58。doi: 10.1016 / j.mce.2017.02.010
方,w l。,Xia, L.-J., Huang, X., Guo, X.-F., Ding, J., Wang, H., et al. (2018). Highly Sensitive Determination for Catecholamines Using Boronate Affinity Polymer Monolith Microextraction with现场衍生化和高效液相色谱荧光检测。色层法81 (10)1381 - 1389。doi: 10.1007 / s10337 - 018 - 3592 - 3
福,d . M。,和El-Said, W. A. (2016). Selective Electrochemical Detection of Epinephrine Using Gold Nanoporous Film.j . Nanomater。2016年,1 - 8。doi: 10.1155 / 2016/6194230
Gangadharan, S。Nawathe, P。,和Schleien, C. L. (2019). “Cardiopulmonary Resuscitation,” in婴儿和儿童的麻醉实践(爱思唯尔),908 - 920。e904。doi: 10.1016 / b978 - 0 - 323 - 42974 - 0.00040 - 9所示
Ghanbari, K。,和Hajian, A. (2017). Electrochemical Characterization of Au/ZnO/PPy/RGO Nanocomposite and its Application for Simultaneous Determination of Ascorbic Acid, Epinephrine, and Uric Acid.j . Electroanal。化学。801年,466 - 479。doi: 10.1016 / j.jelechem.2017.07.024
Gorospe,。,Buenviaje, S., Edañol, Y., Cervera, R., and Payawan, L. (2019). “One-Step Co-precipitation Synthesis of Water-Stable Poly (Ethylene Glycol)-Coated Magnetite Nanoparticles,” in物理学杂志》:会议系列(庙马戏团,布里斯托尔:IOP出版),012059年。
赫尔曼,j . P。,McKlveen, J. M., Ghosal, S., Kopp, B., Wulsin, A., Makinson, R., et al. (2016). Regulation of the Hypothalamic‐Pituitary‐Adrenocortical Stress Response.压缩机。杂志。6 (2),603 - 621。doi: 10.1002 / cphy.c150015
胡,F。,Lin, H., Zhang, Z., Liao, F., Shao, M., Lifshitz, Y., et al. (2014). Smart Liquid SERS Substrates Based on Fe3O4/Au Nanoparticles with Reversibly Tunable Enhancement Factor for Practical Quantitative Detection.科学。代表。4、7204。doi: 10.1038 / srep07204
黄,J。徐,W。,Gong, Y., Weng, S., and Lin, X. (2016). Selective and Reliable Electrochemical Sensor Based on polythionine/AuNPs Composites for Epinephrine Detection in Serum.Int。j . Electrochem。科学。11日,8193 - 8203。doi: 10.20964 / 2016.10.56
以马内利,S。,和Sivasubramanian, R. (2020). Fabrication of Two-Dimensional Chemically Reduced Graphene Oxide Nanosheets for the Electrochemical Determination of Epinephrine.公牛。板牙。科学。43 (1),1 - 11。doi: 10.1007 / s12034 - 019 - 2034 - 7
质的,S。,和Beitollahi, H。(2016). Selective Detection of Dopamine in the Presence of Uric Acid Using NiO Nanoparticles Decorated on Graphene Nanosheets Modified Screen-Printed Electrodes.电分析28 (9),2022 - 2028。doi: 10.1002 / elan.201501136
Kahlouche, K。Jijie, R。Hosu,我。,Barras, A., Gharbi, T., Yahiaoui, R., et al. (2018). Controlled Modification of Electrochemical Microsystems with Polyethylenimine/reduced Graphene Oxide Using Electrophoretic Deposition: Sensing of Dopamine Levels in Meat Samples.Talanta178年,432 - 440。doi: 10.1016 / j.talanta.2017.09.065
Larkina, t。,Barkova, O. Y., Peglivanyan, G. K., Mitrofanova, O. V., Dementieva, N. V., Stanishevskaya, O. I., et al. (2021). Evolutionary Subdivision of Domestic Chickens: Implications for Local Breeds as Assessed by Phenotype and Genotype in Comparison to Commercial and Fancy Breeds.农业11(10),914年。doi: 10.3390 / agriculture11100914
Loh, K.-S。李,Y。,Musa, A., Salmah, A., and Zamri, I. (2008). Use of Fe3O4 Nanoparticles for Enhancement of Biosensor Response to the Herbicide 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid.传感器8 (9),5775 - 5791。doi: 10.3390 / s8095775
Moawad, K。,和R和a, M. H. (2017). Histocytological and Histochemical Features of the Adrenal Gland of Adult Egyptian Native Breeds of Chicken (Gallus背带家)。Beni-Suef大学。j .基本达成。科学。6 (2),199 - 208。doi: 10.1016 / j.bjbas.2017.04.001
穆罕默德,R。,一个bou-Elnaga, A., Ghazy, E., Mohammed, H., Shukry, M., Farrag, F., et al. (2020). Effect of Different Monochromatic LED Light Colour and Intensity on Growth Performance, Physiological Response and Fear Reactions in Broiler Chicken.斜体字。j .似的。科学。19 (1),1099 - 1107。doi: 10.1080 / 1828051 x.2020.1821802
Mphuthi: G。,Adekunle, a S。Fayemi, o . E。,Olasunkanmi, L. O., and Ebenso, E. E. (2017). Phthalocyanine Doped Metal Oxide Nanoparticles on Multiwalled Carbon Nanotubes Platform for the Detection of Dopamine.科学。代表。7 (1),43181。doi: 10.1038 / srep43181
Nangsuay,。,Ruangpanit, Y., Meijerhof, R., and Attamangkune, S. (2011). Yolk Absorption and Embryo Development of Small and Large Eggs Originating from Young and Old Breeder Hens.幼禽。科学。90 (11),2648 - 2655。doi: 10.3382 / ps.2011 - 01415
是个好,e . J。海曼,s E。,Holtzman, D. M., and Malenka, R. C. (2015). “Widely Projecting Systems: Monoamines, Acetylcholine, and Orexin,” in分子神经药理学:临床神经科学的基础。3 e。(纽约:麦格劳-希尔教育)。
Ottinger, m·A。,和一个bdelnabii, M. A. (1997). Neuroendocrine Systems and Avian Sexual Differentiation.点。黑旋风37 (6),514 - 523。doi: 10.1093 /学院/ 37.6.514
Papich, m . g . (2021)。“肾上腺素”Papich兽药的手册。m·g . Papich编辑。第五版(圣路易斯(MO):b桑德斯),329 - 331。doi: 10.1016 / b978 - 0 - 323 - 70957 - 6.00194 - 1
范教授,x N。,Nguyen, T. P., Pham, T. N., Tran, T. T. N., and Tran, T. V. T. (2016). Synthesis and Characterization of Chitosan-Coated Magnetite Nanoparticles and Their Application in Curcumin Drug Delivery.放置Nat。科学。Nanosci。Nanotechnol。7(4),045010年。2043 - 6262/7/4/045010 doi: 10.1088 /
Pislaru-Dănescu, L。Telipan, G。,Stoian, F. D., Holotescu, S., Marinică, O. M., and Kandelousi, M. (2017). Nanofluid with Colloidal Magnetic Fe3O4纳米粒子及其在电气工程中的应用。Nanofluid热质量。Eng转移。Probl。,163 - 197。doi: 10.5772/65556
Ramu矿,a G。奥马尔,。,Ibrahim, A. A., Algadi, H., Ibrahim, Y. S. A., Wang, Y., et al. (2021). Synthesis of Porous 2D Layered Nickel Oxide-Reduced Graphene Oxide (NiO-rGO) Hybrid Composite for the Efficient Electrochemical Detection of Epinephrine in Biological Fluid.环绕。Res。200年,111366年。doi: 10.1016 / j.envres.2021.111366
任,W。,Luo, H. Q., and Li, N. B. (2006). Simultaneous Voltammetric Measurement of Ascorbic Acid, Epinephrine and Uric Acid at a Glassy Carbon Electrode Modified with Caffeic Acid.Biosens。Bioelectron。21 (7),1086 - 1092。doi: 10.1016 / j.bios.2005.04.002
Safaei, M。,Beitollahi, H。,和Shishehbore, M. R. (2018). Simultaneous Determination of Epinephrine and Folic Acid Using the Fe3O4@SiO2/GR Nanocomposite Modified Graphite.拉斯。j . Electrochem。54 (11),851 - 859。doi: 10.1134 / s1023193518130402
Salimi,。,Banks, C. E., and Compton, R. G. (2004). Abrasive Immobilization of Carbon Nanotubes on a Basal Plane Pyrolytic Graphite Electrode: Application to the Detection of Epinephrine.分析师129 (3),225 - 228。doi: 10.1039 / b315877b
Asadi萨米,H。,和一个rvand, M. (2019). RuO2在实际上电纺纳米线的首席执行官2au纳米纤维功能化碳纳米管/氧化石墨纳米复合材料修饰丝网印刷碳电极同时测定的5 -羟色胺,多巴胺和抗坏血酸。j .合金化合物。782年,824 - 836。doi: 10.1016 / j.jallcom.2018.12.253
Shagholani, H。,Ghoreishi, S. M., and Mousazadeh, M. (2015). Improvement of Interaction between PVA and Chitosan via Magnetite Nanoparticles for Drug Delivery Application.Int。生物。絮凝。78年,130 - 136。doi: 10.1016 / j.ijbiomac.2015.02.042
魏,我z。,Mohd Kamarulzaki, M., Khairunnadim, A. S., and Saliza, A. (2019).超声波辅助导电Polyaniline-Modified磁铁矿纳米复合材料的制备和表征(PAni / Fe3O4纳米复合材料)。玻璃市、马来西亚:马来西亚大学。
塔勒布,M。,Ivanov, R., Bereznev, S., Kazemi, S. H., and Hussainova, I. (2018). Alumina/graphene/Cu Hybrids as Highly Selective Sensor for Simultaneous Determination of Epinephrine, Acetaminophen and Tryptophan in Human Urine.j . Electroanal。化学。823年,184 - 192。doi: 10.1016 / j.jelechem.2018.06.013
Tezerjani, m D。Benvidi,。,Dehghani Firouzabadi, A., Mazloum-Ardakani, M., and Akbari, A. (2017). Epinephrine Electrochemical Sensor Based on a Carbon Paste Electrode Modified with Hydroquinone Derivative and Graphene Oxide Nano-Sheets: Simultaneous Determination of Epinephrine, Acetaminophen and Dopamine.测量101年,183 - 189。doi: 10.1016 / j.measurement.2017.01.029
泰米尔西尔。Manivel, P。,Rajagopal, V., Nesakumar, N., and Suryanarayanan, V. (2019). Improved Electrocatalytic Activity of Au@Fe3O4磁性纳米颗粒为敏感多巴胺的检测。胶体冲浪。B: Biointerfaces180年,1 - 8。doi: 10.1016 / j.colsurfb.2019.04.034
汤姆,我l。,和Brett, C. M. (2019). Polymer/iron Oxide Nanoparticle Modified Glassy Carbon Electrodes for the Enhanced Detection of Epinephrine.电分析31 (4),704 - 710。doi: 10.1002 / elan.201800816
Valentini F。,C我ambella, E., Conte, V., Sabatini, L., Ditaranto, N., Cataldo, F., et al. (2014). Highly Selective Detection of Epinephrine at Oxidized Single-wall Carbon Nanohorns Modified Screen Printed Electrodes (SPEs).Biosens。Bioelectron。59岁,94 - 98。doi: 10.1016 / j.bios.2014.02.065
Vedalakshmi, R。,Saraswathy, V., Song, H.-W., and Palaniswamy, N. (2009). Determination of Diffusion Coefficient of Chloride in concrete Using Warburg Diffusion Coefficient.腐蚀科学。51 (6),1299 - 1307。doi: 10.1016 / j.corsci.2009.03.017
王,L。,Bai, J., Huang, P., Wang, H., Zhang, L., and Zhao, Y. (2006). Electrochemical Behavior and Determination of Epinephrine at a Penicillamine Self-Assembled Gold Electrode.Int。j . Electrochem。科学。1,238 - 249。
Wierzbicka E。,和Sulka, G. D. (2016). Fabrication of Highly Ordered Nanoporous Thin Au Films and Their Application for Electrochemical Determination of Epinephrine.参议员致动器B:化学。222年,270 - 279。doi: 10.1016 / j.snb.2015.08.066
Yadav, T。,Sahu, R. K., and Mukherjee, V. (2019). Molecular Modeling and Spectroscopic Investigation of a Neurotransmitter: Epinephrine.j·摩尔。结构。1176年,94 - 109。doi: 10.1016 / j.molstruc.2018.08.077
卡马利Zangeneh也展示,K。Alagarsamy, P。黄:M。,Ong b . H。,和Lim, H. N. (2014). Hematite Nanoparticles-Modified Electrode Based Electrochemical Sensing Platform for Dopamine.科学。世界J。2014年,1-13。doi: 10.1155 / 2014/396135
Zavareh, S。,Behrouzi, Z., and Avanes, A. (2017). Cu (II) Binded chitosan/Fe3O4Nanocomomposite作为一种新的Biosorbent有效和选择性去除磷酸盐。Int。生物。絮凝。101年,40 - 50。doi: 10.1016 / j.ijbiomac.2017.03.074
关键词:肾上腺素、鸡肉、铁3O4,要是电极,方波伏安法
引用:Fayemi OE Elugoke SE,蒂娜啊,竭尽全力M和Fayemi PO(2022)利用铁3O4丝网印刷电极修改传感器检测肾上腺素在迷奥尔平顿鸡鸡和罗德岛白色烤焙用具。前面。Sens。3:850316。doi: 10.3389 / fsens.2022.850316
收到:2022年1月07;接受:2022年2月21日;
发表:2022年3月28日。
编辑:
Nonhlangabezo Mabuba南非约翰内斯堡大学版权©2022 Fayemi Elugoke,蒂娜,竭尽全力,Fayemi。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
*通信:Omolola e . FayemiOmolola.Fayemi@nwu.ac.za