Разработка наностержней сульфида висмута и полиамидоаминового дендримера на восстановленном оксиде графена в качестве электродных наноматериалов для электрохимического определения сальбутамола

Jul 07, 2023

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 8902 (2023) Ссылаться на эту статью

171 Доступ

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Дендримерам, новому классу наноматериалов, уделяется все больше внимания в различных областях. В этом исследовании, объединив преимущества дендримера полиамидоамина (PAMAM) с восстановленным оксидом графена (rGO) и сульфидом висмута (Bi2S3), мы пришли к созданию нового композита и впервые исследовали его применение для электрохимических сенсоров. В качестве нового подхода при приготовлении композита впервые был использован ПАМАМ для увеличения поверхности Bi2S3 с помощью rGO, что в конечном итоге привело к увеличению активной площади поверхности сенсора (в 5 раз по сравнению с голым электродом). . Впервые для взаимодействия ПАМАМ с Bi2S3 и rGO был использован сонохимический метод, который оказался более простым и быстрым методом приготовления композита. Целенаправленное проектирование композита осуществлялось методом экспериментального проектирования для получения оптимального состава компонентов. Новый нанокомпозит был успешно применен для простого и чувствительного электрохимического определения сальбутамола для контроля здоровья пищевых продуктов. Сальбутамол используется как запрещенная добавка в корма для животных и птицы. Датчик имеет хорошую чувствительность (увеличение в 35 раз по сравнению с неизолированным электродом) и низкий предел обнаружения (1,62 нмоль/л). При этом он обладает приемлемой селективностью, хорошей повторяемостью (1,52–3,50 %), хорошей воспроизводимостью (1,88 %) и удовлетворительной точностью (извлечения: 84,6–97,8 %). Отличительной особенностью датчика является его широкий линейный диапазон (5,00–6,00 × 102 нмоль/л). Этот датчик хорошо подходит для определения сальбутамола в пробах молока, колбас, а также кормов для скота и птицы.

Сальбутамол (SAL) представляет собой разновидность β2-адренергических агонистов с ароматическим кольцом и концевой аминогруппой. Сальбутамол может помочь ускорить рост животных и повысить эффективность кормления за счет уменьшения содержания жира в организме и увеличения прироста белка1. Однако он может накапливаться у животных и легко накапливаться в тканях человека после употребления мяса, что может привести к проблемам со здоровьем2,3. В целях защиты общественного здоровья Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО), Европейский Союз (ЕС) и Китай заявили, что количество β2-адренергических агонистов, включая сальбутамол, должно быть исключено из рациона животных4. Однако незаконное злоупотребление сальбутамолом в кормах для животных никогда не прекращается. Следовательно, необходимо распространить простой, быстрый и чувствительный метод скрининга сальбутамола в низких концентрациях в образцах кормов и пищевых продуктов для контроля безопасности пищевых продуктов.

Сообщалось о нескольких методах обнаружения SAL, включая высокоэффективную жидкостную хроматографию5, иммунохроматографию6, жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию7 и электрохимические методы. Электроаналитические методы имеют простые процедуры предварительной обработки, низкую стоимость, высокую чувствительность, короткое время анализа и миниатюрное оборудование. Поэтому электроаналитические методы получили большое внимание, особенно при плановом контроле. Для определения сальбутамола были разработаны различные электрохимические методы, основанные на циклической вольтамперометрии (ЦВ)8, дифференциальной импульсной вольтамперометрии (ДПВ)9, вольтамперометрии с линейной разверткой (LSV)10, электрохимической импедансной спектроскопии (ЭИС)11 и амперометрии12. Таким образом, проектирование и разработка селективного и чувствительного датчика для определения SAL с помощью электроаналитического метода вызвали значительный интерес в научном, медицинском и медицинском сообществах.

Разработка новых передовых материалов с универсальным применением по-прежнему остается проблемой для научного сообщества. Конструкция разрабатываемых материалов играет важную роль в улучшении характеристик электрохимических сенсоров. Дендримеры — это новый класс наноматериалов, которые представляют собой повторяющиеся глобулярные разветвленные молекулы с трехмерной структурой, концевыми функциональными группами и четко выраженными полостями, которые могут выступать в качестве хозяев для других молекул13. Среди различных дендримеров наиболее широко используемый дендример — полиамидоамин (ПАМАМ)14. Полиамидоаминовые (ПАМАМ) дендримеры представляют собой «плотные звездчатые» полимеры, имеющие 11 различных поколений с десятью функциональными поверхностными группами. Благодаря серии повторяющихся групп каждое новое поколение ПАМАМ формируется вокруг предыдущего поколения. Недавно созданный ПАМАМ обладает выдающимися свойствами. Эти свойства заключаются в большом диаметре, обширной поверхности и наличии большего количества реактивных ветвей. Реактивные поверхностные ответвления позволяют рассматривать ПАМАМ как аффинные лиганды и агенты для обнаружения фармацевтических соединений15. Им уделяется большое внимание при проектировании и разработке электрохимических сенсоров из-за их преимуществ, таких как стабильная молекулярная масса, молекулярная однородность, определенный размер, определенная форма и множество поверхностных ответвлений16. Среди распространенных кандидатов на изготовление высокоэффективных электрохимических датчиков на основе дендримеров — сочетание дендримеров со многими проводящими материалами.