Luận án tiến sĩ Hóa học: Chế tạo điện cực biến tính nanocompozit P3MT/nanocacbon xác định điện hóa dopamin trong mẫu sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ Đỗ Phúc Tuyến NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU NANOCOMPOZIT CỦA POLIME DẪN VÀ VẬT LIỆU NANOCACBON NHẰM XÁC ĐỊNH ĐIỆN HÓA DOPAMIN TRONG MẪU DƯỢC PHẨM VÀ SINH HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ Đỗ Phúc Tuyến NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU NANOCOMPOZIT CỦA POLIME DẪN VÀ VẬT LIỆU NANOCACBON NHẰM XÁC ĐỊNH ĐIỆN HÓA DOPAMIN TRONG MẪU DƯỢC PHẨM VÀ SINH HỌC Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 62440118 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Từ Vọng Nghi Hà Nội - 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Đỗ Phúc Tuyến LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Công trình khoa học này được hoàn thành là sự nỗ lực của bản thân tôi cùng quá trình đào tạo và chỉ bảo của các thầy cô hướng dẫn, sự hỗ trợ tạo điều kiện và dành thời gian của đồng nghiệp và gia đình.

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới cố GS.Từ Vọng Nghi, sinh thời đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, sâu sắc về mặt khoa học đồng thời tạo mọi điều kiện thuận lợi cho phép tôi hoàn thành tốt bản luận án này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS.Đỗ Phúc Quân, người đã tận tình trực tiếp chỉ bảo và định hướng chuyên môn khoa học cũng như đã truyền dạy những kỹ năng và phương pháp nghiên cứu để giúp tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS. Phạm Hùng Việt và Ban giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), trường Đại học Khoa học Tự nhiên-ĐHQG Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài tại trung tâm.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong Khoa Hóa học, Bộ môn Hóa học phân tích, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên-ĐHQG Hà Nội đã dạy dỗ, giúp đỡ và bồi dưỡng cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập. Công trình nghiên cứu của tôi được hoàn thành với sự hỗ trợ kinh phí từ Qũy Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia–NAFOSTED qua đề tài nghiên cứu 104.09; cũng như sự tài trợ kinh phí của Đại học Quốc gia Hà Nội thông qua đề tài QG. Tôi cũng xin cảm ơn các nhà khoa học đã có những ý kiến phản biện và ý kiến về chuyên môn giúp hoàn thành luận án này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, đồng nghiệp đã luôn ở bên tôi, quan tâm, giúp đỡ, động viên và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Hà nội, ngày tháng năm 2017 Đỗ Phúc Tuyến LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU. Giới thiệu chung. Vai trò của dopamin trong cơ thể. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DA.

Phương pháp huỳnh quang. Phương pháp khối phổ. Phương pháp miễn dịch liên kết enzym (ELISA). Phương pháp điện hóa.

ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH HÓA HỌC XÁC ĐỊNH ĐIỆN HÓA DA. Tổng quan các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước. Các phương thức biến tính điện cực để xác định DA. Mục tiêu và ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu.

KẾT LUẬN TỔNG QUAN. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT.

Thiết bị và dụng cụ. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Các phương pháp nghiên cứu phản ứng và bề mặt điện cực. Phương pháp von-ampe xung vi phân .43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Phương pháp điện hóa tổng hợp polime. Phương pháp phổ Raman. Phương pháp xác định các thông số đặc trưng của điện cực. Ứng dụng phân tích mẫu và đánh giá kết quả.

ĐIỆN CỰC NF-SWCNTs/P3MT/GCE. ĐIỆN CỰC AuNPs/OPPy-MIP/Gr/GCE. PHÂN TÍCH MẪU DƯỢC PHẨM VÀ SINH HỌC. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN.

ĐẶC TRƯNG ĐIỆN HÓA CỦA DA TRÊN GCE. Trong môi trường pH 4. Trong môi trường pH 7. ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH NF-SWCNTs/P3MT/GCE.

Tổng hợp poli-(3-metylthiophen) (P3MT) trên điện cực GCE và khảo sát đáp ứng với DA. Tổng hợp compozit của Nafion với P3MT trên điện cực GCE và khảo sát đáp ứng với DA. Khảo sát các tính chất điện hóa của DA trên điện cực NF- SWCNTs/P3MT/GCE. Các đặc trưng phân tích của điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE.

ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH AuNPs/OPPy-MIP/Gr/GCE. Tổng hợp và khảo sát graphen (Gr). Tổng hợp và khảo sát các lớp vật liệu biến tính. Tính chất của điện cực AuNPs/OPPy-MIP/Gr/GCE .103 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Các đặc trưng phân tích của điện cực AuNPs/OPPy-MIP/Gr/GCE 110 3. KẾT QUẢ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MẪU. Quy trình phân tích. Phân tích DA bằng điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE.

Phân tích DA bằng điện cực AuNPs/OPPy-MIP/Gr/GCE. TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .122 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .123 TÀI LIỆU THAM KHẢO. i Phụ lục 1: Tín hiệu EDS của bề mặt điện cực AuNPs/OPPy-MIP/Gr/ITO. i Phụ lục 2: Một số tín hiệu phân tích thực tế.

iii Phụ lục 3. Kết quả kiểm nghiệm đối chứng mẫu dược phẩm. Kết quả kiểm nghiệm đối chứng mẫu nước tiểu. vi Phụ lục 5: Một số vấn đề lý thuyết điện hóa liên quan đến luận án.

viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ tiếng Việt (tiếng Anh) AA Axit ascobic (Ascorbic acid) AuNPs Hạt nano vàng (Gold nanoparticles) CE Điện di mao quản (Capillary Electrophoresis) CNTs Cacbon nano dạng ống (Carbon nanotubes) CPs Polime dẫn (Conducting polymers) CV Von-ampe vòng (Cyclic voltametry) CVD Tổng hợp ngưng hơi hóa học (Chemical vapor deposition) DA Dopamin (Dopamine) DOPA 3,4-Dihydroxyphenylalanin (3, 4-Dihydroxyphenylalanine) DOPAC 3,4-Dihydroxyphenyl axetic axit (3,4-Dihydroxyphenyl-acetic acid) DPV Von-ampe xung vi phân (Differential-Pulse Voltammetry) ELISA Phương pháp miễn dịch liên kết enzym (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) FSCV Phương pháp von-ampe vòng quét nhanh (Fast-scan cyclic voltametry) GCE Điện cực glasy cacbon (Glassy carbon electrode) Gr Graphen (Graphene) Gr/GCE Điện cực glasy cacbon biến tính bằng graphen HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High-performance liquid chromatography) HPLC/FL Sắc ký lỏng ghép nối đe-tec-tơ huỳnh quang (High-performance liquid chromatography with fluoresence detector) HVA Axit homovanilic (Homovanillic acid) ITO Oxit inđi thiếc (Indium tin oxide) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Viết tắt Viết đầy đủ tiếng Việt (tiếng Anh) LC Sắc ký lỏng (Liquid chromatography) LC-ECD Phương pháp sắc ký lỏng ghép nối cảm biến điện hóa (Liquid chromatography–electrochemical detection) MEKC Sắc ký điện động học mixen (micellar electrokinetic chromatography) MIP Polime in dấu phân tử (Molacular imprinting polymer) MN Metanephrin (Metanephrine) NE Norepinephrin (Norepinephrine) NF Nafion (Nafion) NMN Normetanephrin (Normetanephrine) OPPy Polipyrol quá oxi hóa (Over-oxided polypyrrol) P3MT Poli-(3-metylthiophen) (Poly-(3-methylthiophene) P3MT/GCE Điện cực glasy cacbon biến tính bằng poli 3-metylthiophen PBS Dung dịch đệm phốt phát (phosphate buffer solution) PMMA Polimetyl metacrylat (Polymethyl methacrylate) PPy Polipyrol (Polypyrrol) Py Pyrol (Pyrrol) S/N Tỷ lệ cường độ tín hiệu trên nhiễu (Signal-to-noise ratio) SAMs Các đơn lớp tự lắp ghép (Self-assembled monolayers) SWCNTs Ống nanocacbon đơn vách (Single wall carbon nanotubes) TBAP Tetrabutyl amoni peclorat (Tetrabuthyl ammonium perchlorate) UA Axit uric (Uric acid) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Hàm lượng bình thường dopamin trong mẫu sinh học. Bảng tổng hợp công trình nghiên cứu trên thế giới công bố gần đây. Số liệu đường chuẩn xác định DA trong môi trường đệm PBS nồng độ 0,1 M với pH 4, điện cực làm việc GCE, phương pháp đo von-ampe vòng.

Số liệu đường chuẩn xác định DA trong môi trường đệm PBS nồng độ 0,1 M với pH 4, điện cực làm việc GCE, phương pháp đo xung vi phân. Số liệu đường chuẩn xác định DA trong môi trường đệm PBS nồng độ 0,1 M với pH 7, điện cực làm việc GCE, phương pháp đo xung vi phân. Số liệu đường chuẩn xác định DA trong môi trường đệm PBS nồng độ 0,1 M với pH 4, điện cực làm việc P3MT/GCE, kỹ thuật đo von-ampe vòng. Vị trí điện thế của píc anot (Epa) và píc catot (Epc) khi xác định DA bằng điện cực P3MT/GCE trong môi trường PBS 0,1 M với pH 4.

Số liệu đường chuẩn xác định DA trong môi trường đệm PBS nồng độ 0,1 M với pH 4, điện cực làm việc P3MT/GCE, đo xung vi phân. Vị trí thế oxi hóa và cường độ tín hiệu theo pH của điện cực NF/P3MT/GCE. Khoảng tách píc tín hiệu điện thế giữa DA và AA theo pH. Cường độ tín hiệu píc anot (Ipa) và píc catot (Ipc) với nồng độ DA khi đo CV với điện cực NF/P3MT/GCE trong đệm PBS 0,1 M và pH 4.

Thế oxi hóa khử và cường độ tín hiệu của điện cực NF/P3MT/GCE trong PBS 0,1 M với pH 4 chứa DA 5×10-5 M với tốc độ quét thế thay đổi. Số liệu đường chuẩn xác định độ DA với điện cực NF/P3MT/GCE trong đệm PBS 0,1 M và pH 4, phương pháp xung vi phân. 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Số liệu đường chuẩn DA trong hỗn hợp chứa đồng thời DA và AA trên điện cực NF/P3MT/GCE, môi trường đo pH 4, PBS 0,1 M.

Vị trí píc tín hiệu của AA, DA, UA và khoảng tách tín hiệu. Thế oxi hóa khử và cường độ tín hiệu của điện cực NF- SWCNTs/P3MT/GCE trong PBS 0,1 M với pH 4 chứa DA 10 -4 M với tốc độ quét thế thay đổi. Số liệu đường chuẩn xác định DA trong môi trường đệm PBS nồng độ 0,1 M với pH 4 điện cực làm việc NF-SWCNTs/P3MT/GCE. Số liệu đường chuẩn xác định DA trong môi trường đệm PBS nồng độ 0,1 M với pH 4 chứa đồng thời AA, DA, UA và đường chuẩn xác định DA điện cực làm việc NF-SWCNTs/P3MT/GCE, đo xung vi phân.

Số liệu về độ lặp lại khi đo DA, phương pháp xung vi phân, điện cực làm việc NF-SWCNTs/P3MT/GCE. Ảnh hưởng của các chất đến tín hiệu DPV của DA. Các thông số đặc trưng của các điện cực biến tính. Thế oxi hóa khử và cường độ tín hiệu của điện cực AuNPs/OPPy- MIP/Gr/GCE trong PBS 0,1 M pH 7 chứa DA 5×10-5 M theo tốc độ quét thế.

Cường độ tín hiệu (Ipa) khi quét CV với tốc độ quét (ʋ) thay đổi dung dịch K3Fe(CN)6 /K4Fe(CN)6 5 mM trong KCl 0,1 M, điện cực làm việc OPPy-MIP/Gr/GCE.