Amperometri ve Elektrokimyasal Sensörler
Amperometri, elektroaktif bir analitin miktarını belirlemek için sabit bir elektrot potansiyelinde akan akımı ölçen bir yöntemdir ve birçok pratik elektrokimyasal sensör ile biyosensörün temelini oluşturmaktadır.
Tanım
Sabit bir potansiyelde tutulan bir elektrotta akımın ölçüldüğü ve genellikle kimyasal olarak seçici bir algılama katmanı aracılığıyla elektroaktif bir türün konsantrasyonuyla ilişkilendirildiği bir elektroanalitik tekniktir.
Kapsam
Bu konu, amperometrik tespiti (analitin reaksiyona girdiği bir potansiyelde elektrotu tutarak ortaya çıkan difüzyon kontrollü akımın kaydedilmesi), enzimatik tanımayı elektrokimyasal dönüştürme ile birleştiren biyosensörlerin tasarımını, Clark oksijen elektrodunu, aracılı ve doğrudan elektron transfer şemalarını ve bu cihazların analitik performans göstergelerini kapsamaktadır. Klinik, çevresel ve hasta başı (point-of-care) algılama alanlarını içermektedir.
Temel sorular
- Sabit bir potansiyeldeki akım, bir analitin konsantrasyonunu nasıl bildirmektedir?
- Enzim tabanlı biyosensörler, belirli bir kimyasal tanıma olayını elektriksel bir sinyale nasıl dönüştürmektedir?
- Aracılar ve elektrot modifikasyonu, amperometrik algılamada hangi rolleri oynamaktadır?
- Bir amperometrik sensörün hassasiyetini, seçiciliğini ve tepki süresini ne belirlemektedir?
Temel kuramlar
- Difüzyon sınırlı amperometrik akım
- Analitin redoks dalgasını aşan bir potansiyelde, kararlı akım analitin elektroda difüzyon hızı tarafından kontrol edilmektedir ve yığın konsantrasyonuyla orantılıdır, bu da doğrusal bir analitik sinyal sağlamaktadır.
- Enzim-elektrot dönüştürme
- Seçici bir enzim, hedef analitle orantılı olarak elektroaktif bir tür üretir veya tüketir; bu türün amperometrik olarak, genellikle bir redoks aracısı aracılığıyla tespiti, glikoz biyosensörlerinde olduğu gibi seçici ve kantitatif bir sensör sağlamaktadır.
Klinik önem
Amperometrik biyosensörler, hasta başı (point-of-care) teşhislerinde, özellikle diyabet için kan şekeri izlemede baskın bir rol oynamaktadır. Ayrıca laktat, oksijen ve diğer klinik analitlerin yanı sıra çevresel kirleticilerin tespitine de uzanmaktadır. Hızlı, düşük maliyetli ve minyatürleştirilebilir ölçüm yetenekleri nedeniyle değer görmektedir.
Tarihçe
Clark'ın oksijen elektrodu (1956) ve Clark–Lyons enzim-elektrot konsepti (1962) amperometrik biyosensör alanını başlatmıştır; bu alan, aracılı elektron transferi ve 1980'lerden itibaren tek kullanımlık glikoz şeritlerinin ticari başarısı sayesinde olgunlaşmıştır.
Öne çıkan isimler
- Leland C. Clark
- Joseph Wang
- Adam Heller
İlgili konular
Temel eserler
- wang2006
- wang2008
- bard2001
Sıkça sorulan sorular
- Bir glikoz sensörü, şekerden nasıl elektriksel akım üretmektedir?
- Glikoz oksidaz gibi bir enzim, glikoz ile reaksiyona girer ve doğrudan veya bir aracı aracılığıyla elektronları elektroda aktarır; ortaya çıkan akım, numunedeki glikoz konsantrasyonuyla orantılıdır.
- Amperometri ve voltametri arasındaki fark nedir?
- Voltametri potansiyeli değiştirir ve akımı bir eğri olarak kaydederken, amperometri potansiyeli sabit tutar ve akımı zaman içinde izler; bu da onu tek bir analitin sürekli kantitatif algılanması için oldukça uygun hale getirmektedir.